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地震灾害之罪魁祸首:地震波

已有 15498 次阅读 2010-5-20 20:14 |个人分类:科普集锦|系统分类:科普集锦| 地震, 汶川地震, 地震波, 地震预报, 地震灾害

197672834253.8秒在唐山发生里氏7.8级地震,据统计唐山大地震共造成24.2万多人死亡,16.4万多人重伤。2008512142804秒,四川汶川、北川发生里氏8.0级强震,据统计共有6.9万多人死亡,1.7万多人失踪,37.4万多人受伤。这两次地震重大的伤亡,在我们的记忆中肯定无法忘记。目前,地震发生的机制没有弄清楚,地震预报是世界性难题。那么地震发生后,是什么造成了大地颤抖,山崩地裂,房屋倒塌,人员伤亡的呢?答:地震时产生的能量。能量靠什么传播?依靠的是地震波。所以说地震波是地震灾害之罪魁祸首一点也不为过。那么就让我们来认识一下:地震波。

1 在均匀介质中,水波呈圆形波纹向外扩展

地震波与水波具有相似的形式从震源点向外扩展。可是在实际地震中,地震灾害的破坏范围并不是以震中位置为中心向外扩展,如图2,汶川地震是以汶川、北川为长轴的近似椭圆形分布的。那是因为地壳并非均匀介质,存在断层、巨厚沉积层等将改变了地震波的传播方向。

2 汶川地震地面破坏烈度分布图

地震波家族中分为两类:体波和面波

    体波:体波又分为纵波横波。纵波亦称“疏密波”,P波。波振动方向与波的传播方向一致。实质上,纵波的传播是由于媒质中各体元发生压缩和拉伸的变形,并产生使体元恢复原状的纵向弹性力而实现的,如图3(a)。纵波是发生地震时,我们感觉到的第一波。由于地震纵波引起的是地面上下颠覆振动,破坏力相对较小。横波也称“凹凸波”,S波。波的振动方向与传播垂直。横波在传播过程中,凡是波传到的地方,每个质点都在自己的平衡位置附近振动。由于波以有限的速度向前传播,所以后开始振动的质点比先开始振动的质点在步调上要落后一段时间,即存在一个位相差,如图3b)。横波是发生地震时,我们感觉到的第二波。这也可能感觉不到,具体是因为横波和面波速度相当大,或稍大,人的直观不一定能够感觉到。

3 体波发生示意图(a)纵波   (b)横波

    面波:面波又分为勒夫波瑞利波。这两类波沿地球表面传播;岩石振动振幅随深度增加而逐渐减小至零。勒夫波使岩石质点运动类似SH波,运动没有垂向位移,岩石运动在一垂直于传播方向上,在水平面内从一边到另一边,如图4。由于勒夫波常具有很大振幅,能在建筑物地基之下造成水平剪切,是破坏性最强大的波。瑞利波的传播如图4岩石质点向前、向上、向后和向下运动,沿波的传播方向作一垂直平面,质点在该平面内运动,描绘出一个椭圆,因此,又称地滚波。勒夫波和瑞利波的速度总比P波小,与S波的速度相等或小一些,因此,常常是我们感觉到的最后一波。从地面运动类似性看,球型自由振荡是传播的瑞利波的驻波,环型自由振荡则与勒夫波对应。

4 面波传播示意图

认识了地震波的类型和传播机制后,可能有人要为地震波平反了?为何说它是地震灾害的罪魁祸首呢?罪魁祸首是房屋没有修好,根基不牢,才倒塌的啊。非也,在大震发生处,地下地浆都会喷出来,再牢的房屋也会化为倒塌。地震波沿震中向外传播,是地震波将地震发生时产生的巨大能量扩展出去的,从而造成了震中以外的地区发生灾害和房屋倒塌。如果没有它,震中以外就不会破外了,它是造成灾害的直接因素。我的主要目的是让大家了解地震波,而不是给地震波定罪。

题外话:

  当我写完以上内容后,头脑中产生了一个奇特的想法,也可说是异想天开。请大家不要笑我幼稚和无知,以及对科学研究不严谨。我的想法是:目前,既然各个国家花了很多人力和财力研究地震及地震预报也没有取得突破性的进展,更没有搞懂地震发生的机制,那能否转变一下思路,去研究地震波这个玩意。发明一种仪器将地震波屏蔽掉,使其发生地震时,地震波不再向外传播,这样肯定会使震中以外的地区少遭受到破坏。这个想法,我觉得还是有可借鉴的模式,大家每天使用的手机都是靠波来传播的吧,那是电磁波,只不过不是地震波,既然两者都是波,肯定有一些相似的性质,都是传递能量。目前,市面上已经有可以屏蔽手机信号的仪器,那么能否制造出屏蔽地震波的仪器呢?这个我觉得可能比研究复杂的震源机制应该要简单一点吧。



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