미소지상주의

Microseism

지진학에서 미세지진은 자연현상에 의해 발생하는 희미한 지구진동으로 정의된다.[1][2] 때로는" 흥얼거리다"라고 일컬어지기도 하는데,[3]같은 이름의 변칙적인 음향 현상과 혼동해서는 안 된다. 이 용어는 지구상의 지배적인 배경 지진과 전자기 잡음 신호를 가리키는 말로 가장 흔하게 쓰이며, 바다와 호수의 수파에 의해 발생한다.[4][5][6][7][8] 미시주의의 특징은 Bhatt에 의해 논의된다.[8] 바다의 파동 진동은 통계적으로 몇 시간에 걸쳐 균질하기 때문에, 미세진동 신호는 지상의 긴 연속 진동이다.[9] 미세지진장을 구성하는 가장 정력적인 지진파는 레일리파지만 사랑파는 파장의 상당 부분을 차지할 수 있고, 배열을 통해 몸파도 쉽게 감지된다. 바다파에서 지진파로의 변환은 매우 약하기 때문에 미생물과 관련된 지상운동의 진폭은 일반적으로 10마이크로미터를 넘지 않는다.

검출 및 특성

미생물은 광대역 지진계를 통해 매우 잘 감지되고 측정되며, 지구 어디에서도 기록될 수 있다.

IRIS 컨소시엄/USGS Global의 ANMO 스테이션에 의해 뉴 멕시코 앨버커키에서 기록된 연속 수직 구성요소 내진 속도 데이터 20년간 전력 스펙트럼 밀도 확률 함수(오른쪽 색 척도)지진학 네트워크. 상한과 하한은 전 세계에 배치된 지진계의 대표적인 소음 한계다. 실선과 점선은 각각 확률밀도함수의 중위수와 모드를 나타낸다.

바다의 지배적인 미세지진주의 신호는 특징적인 해양 팽창 기간과 연관되어 있으며, 따라서 약 4~30초 사이에 발생한다.[10] 미세 내진 소음은 보통 두 개의 주요 피크를 나타낸다. 더 약한 것은 일반적으로 16초에 가까운 큰 기간 동안이며, 얕은 물에서 표면 중력파의 영향으로 설명할 수 있다. 이러한 미생물은 자신을 발생시키는 수파와 같은 기간을 가지며, 보통 '원초 미생물'이라고 불린다. 더 짧은 기간 동안 더 강한 피크는 또한 물속의 표면 중력 파동 때문이기도 하지만, 거의 같은 주파수와 거의 반대 방향의 파동들의 상호작용에서 발생한다. 이러한 진동은 물파기의 절반인 기간을 가지고 있으며 보통 '2차 미생물'이라고 불린다. 지구의 자유 진동 또는 정상 모드의 경미하지만 감지할 수 있는 끊임없는 흥분으로, 주기가 30초에서 1000초 사이이며, 흔히 "지구 웅성거림"이라고 불린다. 최대 300초까지의 기간 동안 수직 변위는 1차 미세현상처럼 생성되는 레일리 파형에 해당하며, 그 차이는 해저 지형과 인파괴파의 상호작용을 수반한다는 것이다.[11] 이 수직 흥 성분의 지배적인 근원은 대륙붕과 심연 평원 사이의 전환 지역인 선반 파쇄기를 따라 위치할 가능성이 높다.

그 결과, 단기간 '2차 미생물'에서 장기 ' ''에 이르기까지, 이 지진 소음은 바다 상태에 관한 정보를 포함하고 있다. 그것은 계절적 또는 다극적 진화에 대한 개별 사건의 시간 척도(몇 시간에서 며칠)에 따라 바다의 파동 특성과 그 변동을 추정하는 데 사용될 수 있다. 그러나 이러한 신호를 이용하려면 미생물 생성 과정에 대한 기본적인 이해가 필요하다.

일차 미생물의 발생

일차 메커니즘의 세부적인 내용은 클라우스 하셀만이 먼저 제시했는데,[5] 일정한 기울어진 바닥의 특정한 경우에서 미시적 근원에 대한 간단한 표현이었다. 관찰된 미세지진주의 진폭을 설명하려면 이 일정한 기울기가 상당히 커야 한다(5% 내외) 현실성이 떨어지는 것으로 나타났다. 그 대신, 소규모의 하부 지형적 특징들은 그렇게 가파르게 할 필요가 없으며, 일차 미생물의 발생은 하나의 파동이 고정되는 파동 상호작용 과정의 특정한 경우, 즉 바닥일 가능성이 더 높다. 무슨 일이 일어나는지 시각화하려면 사인파 밑바닥 지형을 통한 파도의 전파를 연구하는 것이 더 쉽다. 이것은 평균 깊이 주변의 진동으로 아래 지형에 쉽게 일반화된다.[12]

해저 지형이 고정된 바다 파장의 간섭. 여기서 주기 12초의 파장은 평균 수심 100m에서 205m 파장과 20m 진폭의 하단 결절과 상호작용한다. 이러한 조건들은 해저에 해양파동보다 훨씬 빠르게 이동하는 압력 패턴을 발생시키고, 파장1 L이 하단파장 L보다2 짧으면 파장 방향으로, 또는 파장이 길면 반대방향으로 발생하게 되는데, 여기서 그렇다. 그 움직임은 바다의 파동 기간과 함께 정확히 시간상으로 주기적이다. 바닥압력의 큰 파장은 1/(1/L1 - 1/L2)이다.

스펙트럼이 넓은 진짜 하단의 경우 모든 파장과 방향에서 지진파가 발생한다.

2차 미생물의 발생

주파수와 방향이 다른 두 개의 표면파 열차의 상호작용은 파동 그룹을 생성한다. 거의 같은 방향으로 전파되는 파장의 경우, 이것은 통상적으로 그룹 속도로 이동하는 일련의 파동을 제공하며, 이는 수파의 위상 속도보다 느리다(애니메이션 참조). 10초 전후의 기간을 갖는 일반적인 바다의 파도의 경우, 이 그룹 속도는 10m/s에 가깝다.

반대 전파 방향의 경우, 그룹은 훨씬 더 큰 속도로 이동하며, 현재는 2㎛(f1 + f2)/(k1 - k2)와 상호작용하는1 물파의 파동 번호가 된다2.

방향이 같은 파도에 의해 생성되는 파동 그룹. 푸른 곡선은 붉은 색과 검은 색의 합이다. 애니메이션에서 빨갛고 검은 점으로 볏을 본다. 이러한 파고들은 선형 수파의 위상 속도에 따라 움직이며, 큰 파의 그룹은 더 느리게 전파된다(애니메이션)

주파수 차이(따라서 배관공)가 매우 작은 파동 열차의 경우, 이 파동 그룹의 패턴은 지진파와 동일한 속도를 1500m/s 사이, 3000m/s 사이일 수 있으며, 발산하는 음향 지진 모드를 자극할 것이다.

반대 방향의 파도에 의해 생성되는 파동 그룹. 푸른 곡선은 붉은 색과 검은 색의 합이다. 애니메이션에서 빨갛고 검은 점으로 볏을 본다. 이러한 파고들은 선형 수파의 위상 속도에 따라 움직이지만, 집단은 훨씬 더 빨리 전파된다(애니메이션)

지진과 음향 파동에 관한 한, 심해에서의 해양 파동의 움직임은, 해면에 가해지는 압력에 상당하는 선행 순서에 해당한다.[5] 이 압력은 파동 궤도 속도의 제곱을 곱한 수밀도와 거의 같다. 이 사각형 때문에 중요한 것은 개별파열차의 진폭(수치에서 빨간색과 검은색 선)이 아니라 총의 진폭인 파동군(수치에서 파란색 선)이다.

실제 바다의 파도는 무한한 수의 파동열차로 이루어져 있으며 항상 반대 방향으로 전파되는 에너지가 있다. 또한 지진파가 수파보다 훨씬 빠르기 때문에 지진소음의 근원은 등방성이므로 동일한 양의 에너지가 모든 방향으로 방사된다. 실제로, 지진 에너지의 원천은 반대 방향으로 이동하는 파동에너지의 양이 많을 때 가장 강하다. 이는 한 폭풍에서 불어온 붓기가 다른 폭풍으로부터 같은 기간으로 파도를 만나거나,[6] 해안 반사로 인해 해안 가까이에 있을 때 발생한다.

지질학적 맥락에 따라 육지의 지진 관측소에서 녹음한 소음은 관측소와 가까운 바다 상태(예: 중앙 캘리포니아의 경우 수백 킬로미터 이내) 또는 전체 해양 유역(예: 하와이의 경우)을 대표할 수 있다.[7] 따라서 소음 특성을 이해하기 위해서는 지진파의 전파에 대한 이해가 필요하다.

레일리 파장은 2차 미세 내진 영역의 대부분을 차지한다. 물과 고체 지구의 입자는 모두 파도에 의해 전파되면서 변위되며, 물층은 표면 물파에서 레일리 파동으로의 에너지 전달, 집단 속도, 그리고 순수를 정의하는 데 매우 중요한 역할을 한다. 2차 마이크로세시즘 사랑파의 발생은 비 평면적 욕실측정법에 의한 모드 전환과, 내적으로는 지구 내부의 지진파형 동질성을 통한 모드 변환을 포함한다.[13]

참고 항목

참조

  1. ^ The American Heritage Dictionary of the English Language (Fourth ed.), Houghton Mifflin Company, 2000
  2. ^ Ebel, John E. (2002), "Watching the Weather Using a Seismograph", Seismological Research Letters, 73 (6): 930–932, doi:10.1785/gssrl.73.6.930.
  3. ^ 아르두인, 파브리스, 루시아 구알티에리, 엘레노어 슈투츠만. "바다 물결이 지구를 어떻게 흔드는가: 두 가지 메커니즘은 3-300초의 기간으로 지진 소음을 설명한다." 지오피스. 레츠 42 (2015)
  4. ^ Longuet-Higgins, M. S. (1950), "A theory of the origin of microseisms", Philosophical Transactions of the Royal Society A, 243 (857): 1–35, Bibcode:1950RSPTA.243....1L, doi:10.1098/rsta.1950.0012, S2CID 31828394
  5. ^ a b c Hasselmann, K. (1963), "A statistical analysis of the generation of micro-seisms", Rev. Geophys., 1 (2): 177–210, Bibcode:1963RvGSP...1..177H, doi:10.1029/RG001i002p00177
  6. ^ a b Kedar, S.; Longuet-Higgins, M. S.; Graham, F. W. N.; Clayton, R.; Jones, C. (2008), "The origin of deep ocean microseisms in the north Atlantic ocean" (PDF), Proc. Roy. Soc. Lond. A, 464 (2091): 1–35, Bibcode:2008RSPSA.464..777K, doi:10.1098/rspa.2007.0277, S2CID 18073415
  7. ^ a b Ardhuin, F.; Stutzmann, E.; Schimmel, M.; Mangeney, A. (2011), "Ocean wave sources of seismic noise" (PDF), J. Geophys. Res., 115 (C9): C09004, Bibcode:2011JGRC..116.9004A, doi:10.1029/2011jc006952
  8. ^ a b Bhatt, Kaushalendra M (2014). "Microseisms and its impact on the marine-controlled source electromagnetic signal". Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 119 (12): 2169–9356. Bibcode:2014JGRB..119.8655B. doi:10.1002/2014JB011024.
  9. ^ "Microseism". Retrieved 2008-08-25.
  10. ^ Ruff, L.J. "Hurricane Season & Microseisms". MichSeis. Archived from the original on 2008-05-29. Retrieved 2008-08-26.
  11. ^ Ardhuin, F.; Gualtieri, L.; Stutzmann, E. (2015), "How ocean wagves rock the Earth: two mechanisms explain microseisms with periods 3 to 300 s", Geophys. Res. Lett., 42 (3): 765–772, Bibcode:2015GeoRL..42..765A, doi:10.1002/2014GL062782
  12. ^ 아르드윈, 파브리스. "파형 하단의 표면 중력파 아래에 있는 큰 스케일의 힘: 일차 미생물을 생성하기 위한 메커니즘" 지오피스. Res. Let. 45 (2018), doi: 10.1029/2018 GL078855.
  13. ^ Gualtieri, Lucia (9 November 2020). "The origin of secondary microseism Love waves". Proceedings of the National Academy of Sciences. 117 (47): 29504–29511. doi:10.1073/pnas.2013806117. PMC 7703644. PMID 33168742.

원천