Zadanie 12.2.7: Przejście fal sejsmicznych przez warstwy Ziemi

Punkty
4 pkt
Dział
Zjawiska falowe · Załamanie fali
Trudność
Poziom trudności: średnie

Treść zadania

Podczas trzęsienia ziemi fale sejsmiczne rozchodzą się przez Ziemię, której kolejne warstwy mają różną gęstość i stan skupienia: skorupę, płaszcz, ciekłe jądro zewnętrzne oraz stałe jądro wewnętrzne. Wśród fal sprężystych wyróżnia się: - **P** – fale pierwotne, podłużne, w których cząstki drgają wzdłuż kierunku rozchodzenia się fali; mogą biec w ciałach stałych, cieczach i gazach; - **S** – fale wtórne, poprzeczne, wywołujące drgania prostopadłe do kierunku fali; rozchodzą się tylko w ciałach stałych, gdyż ciecze i gazy nie mają sprężystości postaciowej (ich moduł ścinania wynosi zero). Strefy odbioru wyznacza odległość kątowa od epicentrum: A i A' obejmują kąty do ok. 103∘103^\circ, B to strefa cienia między ok. 103∘103^\circ a 143∘143^\circ, a C znajduje się po przeciwległej stronie Ziemi, przy kątach większych niż 143∘143^\circ. Odpowiedz na pytania. a) Czy sejsmograf w strefie B zarejestruje bezpośrednie fale P albo S? Wyjaśnij, co oznacza strefa cienia i dlaczego się pojawia. b) Opisz los fal P i S biegnących pionowo w głąb Ziemi, gdy napotkają granicę płaszcza i ciekłego jądra. Czy obie fale przejdą przez oba jądra i dotrą do strefy C? c) Czy sejsmografy w strefach A i A' mogą wykryć oba typy fal? Jeśli tak, która fala dotrze pierwsza i z jakiego powodu?

Odpowiedź

a) W strefie B nie docierają bezpośrednie fale P ani S. b) Fale P mogą przechodzić przez ciekłe jądro zewnętrzne po załamaniu, a fale S nie rozchodzą się w cieczy; nie przechodzą więc przez oba jądra jako fale S. c) W strefach A i A′ można rejestrować P i S, a pierwsza dociera fala P. a: a) W strefie B nie docierają bezpośrednie fale P ani S. b: b) Fale P mogą przechodzić przez ciekłe jądro zewnętrzne po załamaniu, a fale S nie rozchodzą się w cieczy; nie przechodzą więc przez oba jądra jako fale S. c: c) W strefach A i A′ można rejestrować P i S, a pierwsza dociera fala P.