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波浪掠过池塘

类别:新西兰|表面波|地震波

2009年7月15日

当你把一块石头扔进一个安静的池塘或把手指伸进水坑里,一个漂亮的圆形波浪就会出现在水面上。它以同心圆的形式在湖面上缓缓移动(见图)。物理学家称这些涟漪为“表面波”,因为只有水的顶部几英寸的分子被这种波移动。你探测池塘越深,这种波浪的影响就越小。在水面下一英尺左右的地方,当这些波浪从头顶流过时,水保持着完全的平静。

图1所示。一个人的手在水的边缘制造涟漪。

图1所示。照片:霍斯特随处

每次地震后都会出现非常相似的波形。当地球在地震中运动时,它产生的不仅仅是我们刚才描述的纵波和横波(参见2008年9月10日的博客)。表面波也会出现,但不像池塘的水面上的亲戚,它们可以是任何东西都不微妙。以昨晚(太平洋夏令时)发生在新西兰南岛南端的强烈地震为例。尽管震级为7.6级,位于海平面以下仅20英里处,但令人惊讶的是,它对新西兰沿海城镇造成的损害很小。但是,尽管这次地震的震源横跨太平洋,却使伯克利的地面移动了十分之一英寸。这位博客怀疑是否有人会感觉到地面的摇晃,因为这种来自远方地震的表面波周期是20秒或更多。正如你在地震记录中所看到的,新西兰地震产生的所有表面波经过加州花了一个多小时。

图2所示。BKS台记录的7.6级新西兰地震的地震图显示P, S和表面波。

图2所示。BKS台记录的7.6级新西兰地震的地震图显示P, S和表面波。

与池塘中的地震波不同的是,这些地震波并没有在太平洋表面传播。它们沿着地壳的顶层行进,在行进过程中,它们并不关心岩石是隐藏在水下还是暴露在大陆上。地震表面波以弹性波的形式在地壳中传播,其模式与池塘中的水波相同。

尽管这种表面波的传播模式看起来很简单,运动也很平缓,但它们背后的物理原理却相当复杂。更多信息请见下一篇博客。(hra040)