شدت امواج زلزله چگونه ثبت می شود؟
3747#22
زلزله را می‌توان توسط لرزه‌نگار(seismometers) تا فواصل بسیار بزرگ ثبت کرد، چرا که امواج لرزه‌ای حتی از داخل زمین هم عبور می‌کنند. قدر مطلق اندازهٔ زلزله مطابق قرارداد توسط اعداد در مقیاس قدر گشتاور (که قبلاً در مقیاس ریشتر، از قدر ۷ باعث آسیب جدی و بزرگ بیشتر مناطق گزارش شده)، در حالی که احساس قدر با استفاده از مقیاس مرکالی گزارش می‌شود. هر لرزش انواع امواج لرزه‌ای را تولید می‌کند که با سرعت‌های مختلف از داخل سنگ عبور می‌کنند: امواج طولی P (امواج ضربه‌ای یا فشاری) امواج عرضی S (هر دو امواج بدن) و امواج سطحی مختلف (امواج ریلی). سرعت انتشار امواج لرزه‌ای حاصل از محدوده تقریبی ۳ کیلومتر بر ثانیه تا ۱۳ کیلومتر بر ثانیه، بسته به تراکم و کشش از مقدار میانه تغییر می‌کند. در داخل کره زمین امواج ضربه‌ای یا P بسیار سریع تر از امواج S حرکت می‌کنند. (تقریباً ۱٫۷: ۱). تفاوت در زمان سفر امواج از کانون به رصدخانه برای اندازه‌گیری فاصله‌است و می‌تواند منابع لرزه و ساختار درون زمین را نشان دهد. همچنین عمق کانون (hypocenter) را می‌توان به‌طور تقریبی محاسبه کرد. قانون کلی: به‌طور متوسط، فاصله (کیلومتر) به زلزله برابر است با زمان (ثانیه) بین امواج P و S. انحراف خفیف به دلیل ناهمگن بودن لایه‌های زیرسطحی زمین است.
زمین‌لرزه
3747#1
زمین لرزه نتیجهٔ رهایی ناگهانی انرژی از داخل پوسته زمین است که امواج ارتعاشی را ایجاد می‌کند. زمین‌لرزه‌ها توسط دستگاه زلزله‌سنج یا لرزه‌نگار ثبت می‌شوند. هر چقدر، کانون زلزله عمیق‌تر باشد، آسیب رسیدگی هم، کمتر می‌شود. مقدار بزرگی یک زلزله متناسب با انرژی آزاد شده زلزله است. زلزله‌های کوچک‌تر از بزرگی ۳ ریشتر اغلب غیر محسوس و بزرگ‌تر از ۶ ریشتر خسارت‌های جدی را به بار می‌آورند، البته ریشتر که هر واحد اضافه آن حدوداً ده برابر قبلی است (مثلاً ۵ نسبت به ۶) فقط واحد اندازه و شدت انرژی تخلیه شده‌است اما عوامل متعدد دیگری از فاصله گرفته (عمق بیشتر تأثیر کمتر از زیر ده کیلومتر تا ۷۰۰ کیلومتر همین‌طور فاصله بیشتر افقی از رومرکز) تا جهت لرزش (عمودی یا ضربه‌ای) و نوع طول موج لرزش (فاصله جابجایی مکانی رفتی و برگشتی در هر لرزش) در میزان تخریب تأثیر دارند. امواج زلزله سه نوع P و S (امواج بدنی) و سطحی دارند که نوع P که اول می‌آید به امواج فشاری یا طولی مشهور است زیرا امواجش ضربه‌ای بوده و در جهت انتشار می‌لرزانند (مانند بازی کشیدن طناب) و در پوسته زمین با سرعت ۱٫۵ تا ۸ کیلومتر در ثانیه پیش‌می‌روند برعکس امواج S یا امواج قیچی تا ۱٫۷ بار سرعتشان کمتر است و در جهت عمود بر خط انتشار می‌لرزانند (مانند تکاندن سفره) اما نمی‌توانند از مایعات مثلاً آب یا سنگ مذاب مثل هسته بیرونی زمین رد شوند. زمین‌لرزه شدید در عمق با زاویه‌ای ۱۰۵ درجه نواحی سطحی را می‌لرزاند و نواحی ورای این زاویه منطقه سایه نامیده می‌شوند و از این رو تجربه نشان داده که امواج P فشاری نسبت به S دامنه بسیار وسیع‌تری از منطقه سایه را پوشش می‌دهند و موج P می‌تواند با تغییر جهت و گذر از گوشته یا هسته بیرونی زمین منطقه‌ای بسیار دور از رومرکز را بلرزاند.
زمین‌لرزه
172231#7
یا هم به‌طور دقیق با زلزله سنج اندازه بزرگی را برحسب ریشتر به همه اعلام کرد. شدت زلزله با مقیاس مشهور مرکالی معرفی می‌شود این شدت در واقع بیانگر میزان احساس افراد و موجودات زنده از زلزله و تأثیر بر سازه‌ها می‌باشد.
مقیاس شدت مرکالی
2653106#2
لرزه‌نگارها جنبش‌های زمین را در فرم امواج لرزه‌ای ثبت می‌کنند. این جنبش‌ها توسط زمین‌لرزه یا انفجارهای کنترل‌شده به وجود می‌آیند. این ابزارها به اندازه‌ای حساس هستند که می‌توانند جنبش‌هایی با جابجایی ۱۰۰۰ برابر کوچکتر از عرض موی انسان (3x10 m) را ثبت کنند. مجموعه‌ای از زمان رسیدها (بعضاً میلیون‌ها داده)، به زلزله‌شناس‌ها این اجازه را می‌دهد تا تصویر روشنی از مکان و اندازهٔ ساختارهای زیرزمینی داشته‌باشند. نتیجه، یک تصویر سه بعدی از یک برش از زمین است که به عنوان یک نقشهٔ سرعتی زمین به کار می‌رود. این تصویر نشان می‌دهد امواج لرزه‌ای بر اساس تفاوت زمان رسید امواج کجا می‌توانند سریع‌تر یا آهسته‌تر حرکت کنند. این نکته همچنین تفسیری از ساختار گرمایی در اعماق زمین است.
توموگرافی لرزه‌ای
532794#19
اولین سامانهٔ هشدار زمین‌لرزه در نیمهٔ دوم دهه ۱۹۵۰ در ژاپن پیاده‌سازی شد، اما انواع جدید آن که از مفهوم «امواج پی» استفاده می‌کنند از دهه ۱۹۸۰ میلادی به بعد مورد استفاده قرار گرفتند. در هنگام وقوع زمین‌لرزه، از کانون زلزله چهار موج با سرعت انتشار مختلف پخش می‌شوند (دو موج حجمی: P و S و دو موج سطحی: ری لی و لاو - که امواج P سریعتر ازS و امواج S سریعتر از لاو و امواج لاو سریعتر از ری لی منتشر می‌شود). امواج سریعتر (امواج پی) با سرعتی حدود ۷ کیلومتر بر ثانیه منتشر می‌شوند (البته سرعت انتشار به عواملی از قبیل تراکم زمین و جنس سنگ‌های موجود در منطقه دارد). امواج P به‌طور کلی آسیب کمی می‌رساند. امواج مخرب (موج اس) با سرعتی در حدود ۴ کیلومتر بر ثانیه منتشر می‌شوند؛ بنابراین موج پی زودتر از موج اس قابل دریافت است و اختلاف زمانی میان زمان ثبت این دو موج، حاوی اطلاعاتی در مورد موقعیت نسبی کانون و مرکز زلزله از محل حسگر می‌باشد. امواج رادیویی با سرعتی در حدود ۳۰۰٬۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه منتشر می‌شود و این، امکان اطلاع‌رسانی زلزله را فراهم می‌کند.
سامانه هشدار زمین‌لرزه
517673#1
ژرفای زمین‌لرزه را می‌توان با کمک سنجش‌های پدیدهٔ امواج لرزه‌ای اندازه‌گیری نمود. همچون تمامی پدیده‌های وابسته به امواج در فیزیک، این محاسبات نیز دارای خطایی‌است که با بالارفتن طول موج افزایش می‌یابد، لذا تعیین ژرفای زمین‌لرزهٔ خاستگاه این امواج با طول‌موج بلند (فرکانس کوتاه) بسی دشوار است. زمین‌لرزه‌های خیلی شدید بخش بزرگی از رهاسازی انرژی‌شان را با انتشار امواج لرزه‌ای با طول موج‌های خیلی بالا محقق می‌کنند و بنابراین زلزله قوی‌تر با آزادسازی انرژی از تودهٔ سنگی بزرگ‌تری سروکار دارد.
کانون زمین‌لرزه
532794#1
نحوه عملکرد انواع جدید سامانه به این صورت است: در هنگام وقوع زمین‌لرزه، از کانون آن چندین موج با سرعت‌های مختلف منتشر می‌شود (در هر زلزله‌ای، ۴ نوع اصلی از امواج ارتجاعی، قابل احساس بوده و قادر به ایجاد خسارت می‌باشند). امواج سریع‌تر (امواج پی) با سرعتی حدود ۷ کیلومتر بر ثانیه منتشر می‌شوند. این امواج به‌طور کلی آسیب کمی می‌رساند. امواج مخرب (موج اس) با سرعتی حدود ۴ کیلومتر بر ثانیه منتشر می‌شوند. البته سرعت دقیق و واقعی امواج اولیه (P) و ثانویه (S)، وابسته به تراکم زمین و جنس سنگ‌های موجود در منطقه انتشار است. به عنوان مثال: در بستر گرانیتی، امواج P با سرعت ۵/۵ کیلومتر در ثانیه و امواج S با سرعت ۳ کیلومتر در ثانیه منتشر می‌شوند. در حالیکه درون آب (فرضا آب اقیانوس‌ها)، سرعت انتشار امواج P = ۵/۱ کیلومتر در ثانیه و سرعت انتشار S = صفر است.
سامانه هشدار زمین‌لرزه
532798#0
امواج پی یا امواج اولیه یا امواج فشاری امواجی هستند که جهت انتشار آن‌ها در راستای ارتعاش ذرات می‌باشد ، امواج صوت ملموس‌ترین امواج فشاری هستند.این امواج می‌توانند از درون گازها، مایعات و جامدات عبور کنند، هر چند که امواج برشی نمی‌توانند از سیالات عبور کنند. امواج فشاری خیلی سریعتر از امواج برشی و امواج سطحی مستهلک می‌شوند فلذا در زمان زلزله موجب خرابی نمی‌شوند. ولی بدلیل کوتاه بودن طول موجشان - در مقایسه با دیگر امواج زلزله - به سرعت پخش می‌شوند. به همین دلیل به آن‌ها امواج اولیه گفته می‌شود زیرا قبل از امواج دیگر قابل ثبت هستند. لرزه‌سنج و شتابسنج این امواج را ثبت می‌کند.
موج پی
532794#20
نحوهٔ عملکرد این سامانه به دو گونه‌است: حسگری وقوع زلزله را در نزدیکی مرکز آن دریافت نموده و از آنجایی که سرعت حرکت سریعترین امواج لرزه‌ای (یعنی امواج اولیه، یا امواج P) از سرعت حرکت امواج رادیویی کمتر است، سامانه قادر است هشدار مربوط به وقوع زلزله را چندین ثانیه قبل از رسیدن امواج زلزله (موج S و امواج سطحی) به محل اسکان مردم، به آن‌ها اطلاع دهد. این روش "سامانه شناسایی جبهه" نامیده می‌شود و در صورتی که تحلیل اطلاعات دریافتی توسط حسگر، امکان تعیین پارامترهای زلزله و برآورد خطرناک بودن آن را بدهد، فرایند هشداردهی تسریع می‌شود. اما حتی اگر سامانه وقوع زلزله را در مرکز آن حس نکرده باشد، هنوز امکان دادن هشدار وجود دارد: سریعترین امواج حجمی زلزله (امواج P) طول موج کوتاه داشته و به‌طور کلی آسیب کمی می‌رسانند و حتی ممکن است توسط انسان احساس نشود.
سامانه هشدار زمین‌لرزه
172384#22
شدت موج صوتی که توسط حسگر دریافت می شود به طور قابل ملاحظه ای کمتر از حالتی است که حسگر در نزدیکی منبع صوت وجود داشته باشد. در قطعات به شکل صفحه(plate) هربار که فاصله از منبع صوت 2 برابر می شود،شدت موج 30% کاهش پیدا می کند.در قطعات سه بعدی این مقدار به 50% افزایش می یابد.تضعیف صوت به دلیل خاصیت مستهلک کنندگی ماده می باشد.انرژی جنبشی موج در اثر برخورد با موانع مختلف به گرما تبدیل می شود. وجود ناپیوستگی ها(همانند مرزدانه ها،دوقلویی ها ،ناخالصی ها و...)سبب منحرف شدن موج صوتی می شوند.اندازه گیری تاثیر تضیعف بر روی امواج صوتی به وسیله دستگاهی تحت عنوان "Hsu-Nielsen Source" امکان پذیر است.
آزمون انتشار امواج صوتی