Det overfladebølger er dem, hvor de vibrerende partikler har bevægelse i to dimensioner, såsom bølgerne, der produceres, når en sten falder i en dam eller sø.
Denne type bølge forekommer ved grænsefladen mellem to forskellige medier, såsom havet og luften, eller mellem jordens overflade og luften. Dette er bølger, hvor partiklerne gennemgår tværgående kombineret med længdeforskydninger, det vil sige todimensionelle.
For eksempel bevæger vandpartiklerne på havoverfladen - bølgerne - sig i cirkulære stier. Når bølgerne bryder på kysten, dominerer længdeforskydninger, og det er derfor, du ser alger eller et stykke træ, der flyder glat bevæger sig fra front til bag.
Bølger bevæger sig også på jordens overflade på en måde, der er analog med havbølger. De bevæger sig langsommere end de bølger, der bevæger sig internt gennem jordbunden, men de er lettere i stand til at forårsage resonans i bygninger..
Da bølger producerer vibrationer og bærer energi, har de destruktive virkninger under jordskælv..
Artikelindeks
Enhver bølgetype, uanset om den er overfladisk eller ej, er en løsning af bølgeligning, der gælder for næsten enhver form for bølgebevægelse, ikke kun mekanisk som i de beskrevne eksempler, men også elektromagnetiske bølger, som er en anden bølgetype som de er på tværs.
Bølge ligningen, som opnås i betragtning af Newtons anden lov, er skrevet således:
I ovenstående ligning, eller er bølgefunktionen, der afhænger af de tre rumlige koordinater x, Y Y z mere tid t: u = u (x, y, z, t). Hvad mere er v er forstyrrelsens hastighed. Bølge ligningen kan angives i andre koordinatsystemer afhængigt af den krævede geometri.
For at finde ligningen af ligningen justeres den til problemets betingelser, hvor for eksempel geometrien afgrænses, og egenskaberne af mediet, gennem hvilket forstyrrelsen bevæger sig, etableres..
Der er mange typer overfladebølger, såsom:
-Gravitationsbølger (tyngdekraftsbølger) såsom havbølger, der blev beskrevet i begyndelsen, hvor tyngdekraften giver en gendannelseskraft, der muliggør tværgående bevægelse.
-Overfladen svulmer op i en dam, her er overfladespændingen af vandet, der udøver som en genoprettende kraft.
-Overfladeelastiske bølger, der bevæger sig på jordens overflade under et jordskælv.
-Elektromagnetiske bølger, som til trods for at være tværgående, kan styres tilstrækkeligt til at bevæge sig på en overflade.
-Nogle typer bølger, der produceres i strengene på en guitar, når strengene rammes kraftigt.
Når vi løser bølgeligning, svarer løsningerne, som vi har sagt, til forskellige typer bølger. Når forstyrrelsen bevæger sig i et fast medium såsom jordskorpen, er det muligt at antage nogle antagelser om det, der forenkler processen..
Derfor anses mediet for at være perfekt elastisk, homogen og isotrop, hvilket betyder, at deres egenskaber er de samme uanset position eller retning.
Med dette i tankerne svarer to af løsninger til bølgeligning i et elastisk medium til overfladebølger:
-Rayleigh bølger, opkaldt efter Lord Rayleigh (1842-1919), den britiske fysiker, der først beskrev dem.
-Waves of Love, af Augustus Love, britisk geofysiker og matematiker (1863-1940), der udviklede teorien om disse bølger i sine værker om elasticitet.
I seismik kaldes disse bølger L bølger, for at skelne dem fra P-bølger og S-bølger, begge betragtes som volumenbølger (kropsbølger) som også er en opløsning af bølgeligning med betingelserne beskrevet ovenfor. P-bølger er langsgående og S-bølger er tværgående.
I en Rayleigh-bølge vibrerer bølgefrontpartiklerne i det lodrette plan, derfor siges de at være lodret polariserede. Partiklerne bevæger sig og beskriver en ellipse i modsætning til bølgerne på havoverfladen, hvis bevægelse er cirkulær, som det blev sagt i begyndelsen (selvom de nær kysten er ret elliptiske).
Ellipsens hovedakse er lodret, og den mindre akse følger udbredelsesretningen som vist i figuren. Der bemærkes det også, at bevægelsen er retrograd, dvs. den udføres mod urets retning.
En anden vigtig forskel med vandbølger er, at Rayleigh-bølger kun kan forplante sig i faste medier, da der er en forskydningskraft, der ikke forekommer i væsker.
Amplituden af partiklens forskydning falder eksponentielt med dybden, da bølgen er begrænset til overfladen, men hvis det er et jordskælv med høj intensitet, kan bølgerne cirkulere jorden flere gange, før de forsvinder helt..
I kærlighedsbølger er partiklerne vandret polariserede og har en stor bevægelsesamplitude parallelt med overfladen. De bevæger sig med en lidt langsommere hastighed end Rayleigh-bølger, skønt hastigheden i disse typer bølger afhænger af bølgelængden (dispersiv bølge).
For at disse bølger skal udbrede sig, skal der i midten være et lag med lav hastighed oven på mindst et lag med højere hastighed. Ligesom Rayleigh-bølger kan kærlighedsbølger, der produceres under et jordskælv, cirkulere rundt om jorden flere gange, før de spredes deres energi..
Det er almindeligt at finde denne variant af Rayleigh-bølger, kaldet jordrulle, i seismiske efterforskningsregistre. Det betragtes som støj, og det skal undgås, fordi det på grund af dets store amplitude undertiden maskerer de refleksioner, man søger at se.
I stor dybde er havbølger langsgående bølger, som lydens. Dette betyder, at deres udbredelsesretning er den samme som retningen, hvor partiklerne vibrerer..
Imidlertid har bølgen nær overfladen både langsgående og tværgående komponenter, hvilket får partiklerne til at følge en næsten cirkulær sti (se figur 2 til højre).
Endnu ingen kommentarer