我們最熟悉的波動是觀察到的水波。當(dāng)向池塘里扔一塊石頭時水面被擾亂，以石頭入水處為中心有波紋向外擴(kuò)展。這個波列是水波附近的水的顆粒運(yùn)動造成的。然而水并沒有朝著水波傳播的方向流；如果水面浮著一個軟木塞，它將上下跳動，但并不會從原來位置移走。這個擾動由水粒的簡單前后運(yùn)動連續(xù)地傳下去，從一個顆粒把運(yùn)動傳給更前面的顆粒。這樣，水波攜帶石擊打破的水面的能量向池邊運(yùn)移并在岸邊激起浪花。地震運(yùn)動與此相當(dāng)類似。我們感受到的搖動就是由地震波的能量產(chǎn)生的彈性巖石的震動。
假設(shè)一彈性體，如巖石，受到打擊，會產(chǎn)生兩類彈性波從源向外傳播。第一類波的物理特性恰如聲波。聲波，乃至超聲波，都是在空氣里由交替的擠壓(推)和擴(kuò)張(拉)而傳遞。因?yàn)橐后w、氣體和固體巖石一樣能夠被壓縮，同樣類型的波能在水體如海洋和湖泊及固體地球中穿過。在地震時，這種類型的波從斷裂處以同等速度向所有方向外傳，交替地擠壓和拉張它們穿過的巖石，其顆粒在這些波傳播的方向上向前和向后運(yùn)動，換句話說，這些顆粒的運(yùn)動是垂直于波前的。向前和向后的位移量稱為振幅。在地震學(xué)中，這種類型的波叫P波，即縱波，它是首先到達(dá)的波。
地震P波(縱波)和S波(橫波)運(yùn)行時彈性巖石運(yùn)動的形態(tài)
彈性巖石與空氣有所不同，空氣可受壓縮但不能剪切，而彈性物質(zhì)通過使物體剪切和扭動，可以允許第二類波傳播。地震產(chǎn)生這種第二個到達(dá)的波叫S波，即橫波。在S波通過時，巖石的表現(xiàn)與在P波傳播過程中的表現(xiàn)相當(dāng)不同。因?yàn)镾波涉及剪切而不是擠壓，使巖石顆粒的運(yùn)動橫過運(yùn)移方向。這些巖石運(yùn)動可在一垂直向或水平面里，它們與光波的橫向運(yùn)動相似。P和S波同時存在使地震波列成為具有獨(dú)特的性質(zhì)組合，使之不同于光波或聲波的物理表現(xiàn)。因?yàn)橐后w或氣體內(nèi)不可能發(fā)生剪切運(yùn)動，S波不能在它們中傳播。P和S波這種截然不同的性質(zhì)可被用來探測地球深部流體帶的存在。
帶偏光眼鏡以減弱散射光的人可能熟悉光的偏振現(xiàn)象，只有S波具有偏振現(xiàn)象。只有那些在某個特定平面里橫向振動(上下、水平等)的那些光波能穿過偏光透鏡。傳過的光波稱之為平面偏振光。太陽光穿過大氣是沒有偏振的，即沒有光波振動的優(yōu)選的橫方向。然而晶體的折射或通過特殊制造的塑料如偏光眼鏡，可使非偏振光成為平面偏振光。
當(dāng)S波穿過地球時，他們遇到構(gòu)造不連續(xù)界面時會發(fā)生折射或反射，并使其振動方向發(fā)生偏振。當(dāng)發(fā)生偏振的S波的巖石顆粒僅在水平面中運(yùn)動時，稱為SH波。當(dāng)巖石顆粒在包含波傳播方向的垂直平面里運(yùn)動時，這種S波稱為SV波。
[1] [2] [3] 下一頁 |
