S파
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지진 |
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지진학이나 탄성파를 수반하는 다른 영역에서는 S파, 이차파 또는 전단파(탄성 S파라고도 함)가 탄성파의 일종으로 탄성파의 두 가지 주요 유형 중 하나여서 표면파와는 달리 물체의 몸을 통해 이동하기 때문에 붙여진 이름이다.[1]
S파는 횡파로, S파의 입자 운동 방향이 파장 전파 방향과 직각이며, 주 회복력은 전단 응력에서 나온다.[2] 따라서 S파는 점도가 0(또는 매우 낮음)인[3] 액체에서는 전파할 수 없지만 점도가 높은 액체에서는 전파될 수 있다.[4][5]
2차파라는 명칭은 S파가 고체로 더 느리게 이동하기 때문에 압축 1차파, 즉 P파 다음으로 지진계에 의해 감지되는 파동이라는 사실에서 유래한다. S파는 P파와는 달리 지구의 녹은 외심으로는 이동할 수 없고, 이로 인해 S파의 원점과는 정반대인 음영대가 발생한다. 그것들은 여전히 고체 내심을 통해 전파될 수 있다: P파가 용융된 고체와 고체 코어의 경계를 비스듬히 타격할 때, S파가 형성되어 고체 매체에 전파될 것이다. 이러한 S파가 다시 비스듬히 경계선에 부딪히면 차례로 액체 매체를 통해 전파되는 P파를 생성하게 된다. 이 성질은 지진학자들이 지구 내핵의 물리적 성질을 결정할 수 있게 해준다.[6]
역사
1830년 수학자 시메온 데니스 포아송은 프랑스 과학 아카데미에 고형에서 탄성 파동의 전파 이론을 담은 에세이("메모아")를 제시했다. 그는 회고록에서 지진은 두 개의 다른 파동을 만들어 낼 것이라고 말했다 하나는 일정한 속도를 가지고 다른 하나는 {\ 을(를) 있다. 다른 하나는 3 출처로부터 충분한 거리에서, 그것들이 관심 지역의 평면파로 여겨질 때, 첫 번째 종류의 파장은 다음과 같다.파동전선에 수직인 방향(즉, 파동의 운동 방향에 평행)의 팽창과 압축의 섬들. 반면 두 번째는 전방에 평행한 방향으로 발생하는 스트레칭 운동(운동 방향에 비례)으로 구성된다.[7]
이론
등방성 매체
이 설명의 목적상, 고체 매체는 스트레스에 대응하는 변형률(변형)이 모든 방향에서 동일하면 등방성 물질로 간주된다. Let be the displacement vector of a particle of such a medium from its "resting" position due elastic vibrations, understood to be a function of the 휴식 위치 및 시간 . 그 지점에서 매질의 변형은 변형률 e 로 설명할 수 있으며 원소는 3×3 행렬이다.
여기서 는 위치 좌표 에 대한 부분파생물을 나타낸다 스트레인 텐서는 3×3 응력 텐서 {\{\과 등식에 의해 관련된다.
여기서 는 Kronecker delta ( = 그렇지 않으면 0)이고, }과 은 재료의 전단계수이다 . 그 뒤를 잇는다.
뉴턴의 관성 법칙으로부터도 역시 얻어진다.
여기서 }은는) 그 시점의 매질의 밀도(단위 부피당 질량)이며,and \ \는 시간에 관한 부분파생물을 나타낸다. 마지막 두 방정식을 조합하면 균질 매체에서 지진파 방정식을 얻는다.
벡터 미적분학의 나블라 연산자 표기법 =( , , 3 )\nabla =(\ _{2},\을 사용하여 이 방정식을 다음과 같이 쓸 수 있다.
이 방정식의 컬을 취해서 벡터 아이덴티티를 적용하면, 사람들은
이 공식은 재료의 전단 변형률인 벡터 × 에 적용되는 파동 방정식이다 그것의 솔루션인 S파는 다양한 파장의 정현면 파장과 전파 방향의 선형 결합이지만, 모두 동일한 속도 = / / μ / ρ 을(를) 가지고 있다.
컬 대신 균질 매체에서 지진파 방정식의 분산을 취하면 물질의 압축 변형인 quantityu 의 분포를 설명하는 파동 방정식이 발생한다. 이 방정식의 해법인 P파는 S파의=+2\mu )/\의 속도로 이동한다.
정상 상태 SH 파형은 헬름홀츠 방정식에[8] 의해 정의된다.
여기서 k는 파동 번호다.
참고 항목
참조
- ^ 지진파란 무엇인가? 미시간 테크사의 UPSeis
- ^ S웨이브 US 지질조사국
- ^ "Why can't S-waves travel through liquids?". Earth Observatory of Singapore. Retrieved 2019-12-06.
- ^ Greenwood, Margaret Stautberg; Bamberger, Judith Ann (August 2002). "Measurement of viscosity and shear wave velocity of a liquid or slurry for on-line process control". Ultrasonics. 39 (9): 623–630. doi:10.1016/s0041-624x(02)00372-4. ISSN 0041-624X. PMID 12206629.
- ^ "Do viscous fluids support shear waves propagation?". ResearchGate. Retrieved 2019-12-06.
- ^ University of Illinois at Chicago (17 July 1997). "Lecture 16 Seismographs and the earth's interior". Archived from the original on 7 May 2002. Retrieved 8 June 2010.
- ^ 푸아송, S.D.(1831년)."Mémoire 제공하는(전파 뒤 무브망 dans도 milieux élastiques"[회고록 운동의 전파에 탄성 매체에서].Mémoires 드 l'Académie 데 같이 드 l'Institut 드 프랑스(프랑스어로).10:549–605.p.595:"verra aisément일 quecet ébranlement donnera 탄생 아 되 ondes sphériques sepropageront uniformément,l'une avec une vitesse qui,l'autreavec une vitesse bou/√3"에서...(하나 쉽게 이 지진은 한결같이 전파될 것이다 두개 구형의 파도, 한명은 속도면서, 탄생은 이 속도. b이다.을 가진 다른 준 것을 볼 수 또는 /√3 ... ) p.602: ... "à une grande distance de l'ébranlement primitif, et lorsque les ondes mobiles sont devenues sensiblement planes dans chaque partie très-petite par rapport à leurs surfaces entières, il ne subsiste plus que des vitesses propres des molécules, normales ou parallèles à ces surfaces ; les vitesses normal ayant lieu dans les ondes de la première espèce, où elles sont accompagnées de dilations qui leur sont proportionnelles, et les vitesses parallèles appartenant aux ondes de la seconde espèce, où elles ne sont accompagnées d'aucune dilatation ou condensation de volume, mais seulement de dilatations et de condensations linéaires." ( ... at a great distance from the original quake, and when the m오빙 파도는 전체 표면에 대해 모든 작은 부분에서 대략 평면이 되었고, [지구의 탄성 고체에는] 오직 분자 자신의 속도만 남아 있으며, 이 표면과 정상적이거나 평행하다; 정상 속도는 첫 번째 유형의 파장에서 발생하는데, 그 파장은 그에 비례하는 팽창과 파를 동반한다.두 번째 유형의 파동에 속하는 속도, 즉 부피의 팽창이나 수축이 수반되지 않고 선형 스트레칭과 압착에 의해서만 발생)
- ^ Sheikhhassani, Ramtin (2013). "Scattering of a plane harmonic SH wave by multiple layered inclusions". Wave Motion. 51 (3): 517–532. doi:10.1016/j.wavemoti.2013.12.002.
추가 읽기
- Shearer, Peter (1999). Introduction to Seismology (1st ed.). Cambridge University Press. ISBN 0-521-66023-8.
- Aki, Keiiti; Richards, Paul G. (2002). Quantitative Seismology (2nd ed.). University Science Books. ISBN 0-935702-96-2.
- Fowler, C. M. R. (1990). The solid earth. Cambridge, UK: Cambridge University Press. ISBN 0-521-38590-3.
S-wave.