P파

평면 P파

2D 그리드에서 P파 전파의 표현(영취적 형상)^{[clarification needed]}

P파(일차파 또는 압력파)는 지진학에서 지진파라 불리는 탄성체파의 두 가지 주요 유형 중 하나이다. P파는 다른 지진파보다 더 빨리 이동하기 때문에 지진으로부터 어떤 영향을 받는 위치나 지진계에 도달하는 첫 번째 신호다. P파는 가스, 액체 또는 고형물을 통해 전달될 수 있다.

명명법

P파라는 명칭은 압력파(교대압축과 희소작용으로 형성됨) 또는 일차파(높은 속도를 가지며 따라서 지진계에 의해 기록되는 첫 번째 파동이기 때문에)를 나타낼 수 있다.^[1] S파라는 명칭은 2차 또는 전단파를 나타내는 또 다른 지진파 전파 모드를 나타낸다.

지구의 지진파

지구 내 지진파의 속도 대 깊이.^[2] 외부 코어에서 무시할 수 있는 S파 속도는 액체이기 때문에 발생하는 반면, 고체 내부 코어에서는 S파 속도가 0이 아니기 때문이다.

일차파와 이차파는 지구 내에서 이동하는 몸파다. 지구 내 P파와 S파의 움직임과 행동은 모두 지구의 내부 구조를 탐사하기 위해 감시된다. 깊이의 함수로서 속도의 불연속은 위상이나 구성의 변화를 나타낸다. 지진과 같은 지진 사건에서 발생하는 파동의 도착 시간의 차이는 다른 경로를 택한 파장의 결과로 지구의 내부 구조를 매핑할 수 있다.^[3]^[4]

P파 섀도우존

P-파형 그림자 영역(USGS)

지구의 깊은 내부의 구조에서 이용할 수 있는 거의 모든 정보는 이동 시간, 반사, 수축 및 지진 신체파의 위상 전환 또는 정상 모드의 관측에서 도출된다. P파는 지구 내부의 유체층을 통해 이동하지만, 반물질 맨틀과 액체 외심 사이의 전환을 통과할 때 약간 굴절된다. 그 결과 지진 초점으로부터 103°~142°^[5] 사이에 P파 '그림자 구역'이 존재하는데, 지진계에서는 초기 P파가 등록되지 않는다. 반면 S파는 액체를 통해 이동하지 않는다.

지진경보로서

지진경보는 파괴적인 2차, 레일리파보다 지구지각을 통해 더 빨리 이동하는 비파괴적 1차파를 감지함으로써 가능하다.

사전 경고의 양은 P파의 도착과 기타 파괴적인 파도 사이의 지연에 따라 달라지는데, 일반적으로 2011년 도호쿠 지진과 같은 깊고 먼, 큰 지진에 대해서는 약 60~90초까지의 초순에 따라 결정된다. 사전경보 효과는 P파의 정확한 검출과 국지적 활동(트럭이나 건설 등)에 의한 지반진동 거부에 따라 달라진다. 지진 조기 경보 시스템은 경보 발령, 가장 가까운 층의 엘리베이터 정지, 유틸리티 끄기와 같은 즉각적인 안전 조치가 가능하도록 자동화할 수 있다.

전파

속도

등방성 및 균질 고형분에서 P파는 직선으로 세로 방향으로 이동하므로 고형분 내 입자들은 파동에너지의 전파 축(운동 방향)을 따라 진동한다. 그러한 종류의 매질에서 P파의 속도는 다음과 같다.

v_{\mathrm {p}\}\=\{\frac {\\\\frac{4}}{3}\mu\}{\rho}}\}\=\\\\\\sqrt{\frac{\\\\,\lambda +2\mu \}}}}}}}}}}}{{{rho}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}}

여기서 $K$ 는 벌크계수(불압력계수), $μ$ 는 전단계수(강성계수, 때로는 $G$ 로 표시되며 제2의 라메계수라고도 함), ), $은$ 파동이 전파되는 물질의 밀도, $λ$ 은 첫 번째 라메계수다.

지구 내부의 대표적인 상황에서 밀도 $ρ$ 은 보통 $K$ 나 $μ$ 보다 훨씬 적게 변하기 때문에 속도는 대부분 이 두 파라미터에 의해 "제어"된다.

탄성모듈리 P파형계수 $M$ ${\displaystyle$ M $}$ 을 $M$ 를) $\,M=K+{\tfrac {4}{3}}\mu \,$ 하여 $\,M=K+{\tfrac {4}{3}}\mu \,$ $\,M=K+{\tfrac {4}{3}}\mu \,$ = $\,M=K+{\tfrac {4}{3}}\mu \,$ + 4 $\,M=K+{\tfrac {4}{3}}\mu \,$ ${\$ \},}.

v_{\mathrm {p}={\\sqrt {\\,M\;}{\rho }}}}}}}

지진에서 P파 속도의 대표적인 값은 5~8km/s이다. 정확한 속도는 지각의 6km/s 미만에서 맨틀의 하부 맨틀의 13.5km/s까지, 그리고 내부 중심부를 통과하는 11km/s까지, 지구 내부의 영역에 따라 달라진다.^[6]

공통 암석 유형에서의^[7] 속도

록 타입	속도 [m/s]	속도 [ft/s]
비탄성 사암	4,600–5,200	15,000–17,000
통합 사암	5,800	19,000
셰일	1,800–4,900	6,000–16,000
석회암	5,800–6,400	19,000–21,000
돌로마이트	6,400–7,300	21,000–24,000
무수화물	6,100	20,000
화강암	5,800–6,100	19,000–20,000
가브로	7,200	23,600

지질학자 프랜시스 버치는 P파의 속도와 파동이 이동하는 물질의 밀도 사이의 관계를 발견했다.

v_{\mathrm {p}}}=a(\,{\bar {M}\,)+b\,\rho

나중에 버치의 법칙으로 알려지게 되었다.(기호 $a$ ()는 경험적으로 표로 나타낸 함수, $b$ 는 상수다.)

참고 항목

참조

^ Milsom, J. (2003). Field Geophysics. The geological field guide series. 25. John Wiley and Sons. p. 232. ISBN 978-0-470-84347-5. Retrieved 2010-02-25.
^ GR Helffrich & BJ Wood (2002). "The Earth's Mantle" (PDF). Nature. 412 (2 August): 501–7. doi:10.1038/35087500. PMID 11484043. S2CID 4304379.
^ Justin L Rubinstein, DR Shelly & WL Ellsworth (2009). "Non-volcanic tremor: A window into the roots of fault zones". In S. Cloetingh, Jorg Negendank (ed.). New Frontiers in Integrated Solid Earth Sciences. Springer. p. 287 ff. ISBN 978-90-481-2736-8. The analysis of seismic waves provides a direct high-resolution means for studying the internal structure of the Earth...
^ CMR Fowler (2005). "§4.1 Waves through the Earth". The solid earth: an introduction to global geophysics (2nd ed.). Cambridge University Press. p. 100. ISBN 978-0-521-58409-8. Seismology is the study of the passage of elastic waves through the Earth. It is arguably the most powerful method available for studying the structure of the interior of the Earth, especially the crust and mantle.
^ 로리, 윌리엄 지구물리학의 기초. 케임브리지 대학 출판부, 1997, 페이지 149.
^ Dziewonski, Adam M.; Anderson, Don L. (1981). "Preliminary reference Earth model". Physics of the Earth and Planetary Interiors. 25 (4): 297–356. Bibcode:1981PEPI...25..297D. doi:10.1016/0031-9201(81)90046-7.
^ "Acoustic Logging". Geophysics. U.S. Environmental Protection Agency. 2011-12-12. Retrieved 2015-02-03.

"Photo Glossary of Earthquakes". U.S. Geological Survey". Archived from the original on February 27, 2009. Retrieved March 8, 2009.

외부 링크

[John-1] Milsom, J. (2003). Field Geophysics. The geological field guide series. 25. John Wiley and Sons. p. 232. ISBN 978-0-470-84347-5. Retrieved 2010-02-25.

[Helffrich-2] GR Helffrich & BJ Wood (2002). "The Earth's Mantle" (PDF). Nature. 412 (2 August): 501–7. doi:10.1038/35087500. PMID 11484043. S2CID 4304379.

[Negendank-3] Justin L Rubinstein, DR Shelly & WL Ellsworth (2009). "Non-volcanic tremor: A window into the roots of fault zones". In S. Cloetingh, Jorg Negendank (ed.). New Frontiers in Integrated Solid Earth Sciences. Springer. p. 287 ff. ISBN 978-90-481-2736-8. The analysis of seismic waves provides a direct high-resolution means for studying the internal structure of the Earth...

[Fowler-4] CMR Fowler (2005). "§4.1 Waves through the Earth". The solid earth: an introduction to global geophysics (2nd ed.). Cambridge University Press. p. 100. ISBN 978-0-521-58409-8. Seismology is the study of the passage of elastic waves through the Earth. It is arguably the most powerful method available for studying the structure of the interior of the Earth, especially the crust and mantle.

[5] 로리, 윌리엄 지구물리학의 기초. 케임브리지 대학 출판부, 1997, 페이지 149.

[6] Dziewonski, Adam M.; Anderson, Don L. (1981). "Preliminary reference Earth model". Physics of the Earth and Planetary Interiors. 25 (4): 297–356. Bibcode:1981PEPI...25..297D. doi:10.1016/0031-9201(81)90046-7.

[7] "Acoustic Logging". Geophysics. U.S. Environmental Protection Agency. 2011-12-12. Retrieved 2015-02-03.

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