भूकंपीय तरंग संचरण

पृथ्वी में एक प्रत्यास्थ विक्षोभ आंतरिक भाग से P और S काय तरंगों के रूप में तथा सतह के अनुदिश रेले और लव तरंगों के रूप में फैलता है, जो वेग संरचना द्वारा निर्धारित सीमाओं पर अपवर्तित और परावर्तित होता है।

Definition

भूकंपीय तरंग संचरण पृथ्वी के माध्यम से प्रत्यास्थ ऊर्जा का संचरण है जो तरंग समीकरण द्वारा नियंत्रित होता है, जिससे काय तरंगें आंतरिक भाग से यात्रा करती हैं और सतही तरंगें मुक्त सतह के अनुदिश यात्रा करती हैं, प्रत्येक माध्यम के प्रत्यास्थ मापांक और घनत्व के अनुसार अपवर्तित, परावर्तित और क्षीण होती है।

Scope

यह विषय प्रत्यास्थगतिक तरंग समीकरण और उसके द्वारा समर्थित तरंग प्रकारों को शामिल करता है: संपीडन P तरंगें, अपरूपण S तरंगें, और विक्षेपी रेले और लव सतही तरंगें। यह अंतरापृष्ठों पर परावर्तन, अपवर्तन और मोड रूपांतरण, स्नेल का नियम और किरण सिद्धांत, भूकंपीय प्रावस्थाओं का निर्माण और यात्रा-समय वक्र, क्षीणन और ज्यामितीय प्रसार, और सतही-तरंग विक्षेपण का वर्णन करता है। इसका मुख्य ध्यान इस बात पर है कि माध्यम के प्रत्यास्थ गुण भूकंपीय ऊर्जा की गति, पथ और आयाम को कैसे नियंत्रित करते हैं।

Core questions

• गति, गति और पथ में P, S, रेले और लव तरंगों में क्या अंतर है?
• वेग अंतरापृष्ठों पर परावर्तन, अपवर्तन और मोड रूपांतरण कैसे उत्पन्न होते हैं?
• सतही तरंगें विक्षेपी क्यों होती हैं, और विक्षेपण संरचना के बारे में क्या बताता है?
• क्षीणन और ज्यामितीय प्रसार दूरी के साथ तरंग आयाम को कैसे कम करते हैं?

Key concepts

• संपीडन (P) और अपरूपण (S) काय तरंगें
• रेले और लव सतही तरंगें और उनका विक्षेपण
• स्नेल का नियम, किरण पथ और यात्रा-समय वक्र
• अंतरापृष्ठों पर परावर्तन, अपवर्तन और मोड रूपांतरण
• भूकंपीय क्षीणन (Q) और ज्यामितीय प्रसार

Key theories

प्रत्यास्थ तरंग समीकरण और किरण सिद्धांत

रैखिक प्रत्यास्थगतिकी एक तरंग समीकरण उत्पन्न करती है जिसके समाधान P और S काय तरंगों में विभाजित होते हैं; उच्च-आवृत्ति सीमा में उनकी ऊर्जा स्नेल के नियम का पालन करने वाली किरणों का अनुसरण करती है, जिससे वेग मॉडल से यात्रा समय की भविष्यवाणी की जा सकती है।

सतही-तरंग विक्षेपण

चूंकि रेले और लव तरंगें आवृत्ति के एक फलन के रूप में गहराई का नमूना लेती हैं, लंबी-अवधि के घटक तेजी से यात्रा करते हैं, जिससे विशिष्ट विक्षेपण उत्पन्न होता है जिसका व्युत्क्रमण भूकंपीय वेग के गहराई प्रोफ़ाइल को बाधित करता है।

Mechanisms

एक प्रत्यास्थ ठोस पर लगाया गया प्रतिबल क्रमशः आयतनी और अपरूपण विकृतियाँ उत्पन्न करता है जो P और S तरंगों के रूप में फैलती हैं; एक सीमा पर जहाँ प्रतिबाधा बदलती है, ऊर्जा परावर्तित और संचरित, संभवतः मोड-रूपांतरित, तरंगों में विभाजित होती है, जबकि मुक्त सतह और स्तरण ऊर्जा को निर्देशित सतही तरंगों में फँसाते हैं जिनकी प्रावस्था और समूह वेग अवधि पर निर्भर करते हैं।

Clinical relevance

तरंग संचरण को समझना भूकंपों का पता लगाने, यह अनुमान लगाने के लिए आवश्यक है कि किसी क्षेत्र में कंपन कैसे भिन्न होगा, और पानी, ऊर्जा और इंजीनियरिंग अध्ययनों के लिए उपसतह का चित्रण करने के लिए उपयोग किए जाने वाले भूकंपीय सर्वेक्षणों को डिजाइन करने के लिए आवश्यक है।

History

रेले ने 1885 में एक प्रत्यास्थ अर्ध-स्थान पर सतही तरंगों की भविष्यवाणी की और लव ने 1911 में क्षैतिज रूप से ध्रुवीकृत सतही तरंगों की व्याख्या की; बीसवीं सदी के उपकरण और अकी और रिचर्ड्स द्वारा संहिताबद्ध मात्रात्मक ढाँचे ने तरंग संचरण को स्रोत और संरचना दोनों अध्ययनों के लिए एक सटीक उपकरण में बदल दिया।

Key figures

• Lord Rayleigh
• Augustus Edward Hough Love
• Keiiti Aki

Seminal works

• akirichards2002
• shearer2009
• steinwysession2003

Frequently asked questions

P तरंगें हमेशा S तरंगों से पहले क्यों पहुँचती हैं?

P तरंगें संपीडनशील होती हैं और उसी सामग्री में अपरूपण S तरंगों की तुलना में तेजी से यात्रा करती हैं, इसलिए वे पहले एक सीस्मोमीटर तक पहुँचती हैं; दूरी के साथ P और S आगमन के बीच बढ़ता अंतर यह अनुमान लगाने के लिए उपयोग किया जाता है कि भूकंप कितनी दूर हुआ था।

सतही तरंगें आमतौर पर सबसे अधिक हानिकारक क्यों होती हैं?

सतही तरंगें सतह के पास सीमित होती हैं, इसलिए उनकी ऊर्जा तीन के बजाय दो आयामों में फैलती है और दूरी के साथ अधिक धीरे-धीरे क्षीण होती है; उनकी लंबी अवधि के साथ मिलकर, यह अक्सर उन्हें जमीन पर सबसे बड़े-आयाम वाले आगमन बनाता है।