De overflatebølger er de der de vibrerende partiklene har bevegelse i to dimensjoner, for eksempel bølgene som produseres når en stein faller i en dam eller innsjø.
Denne typen bølger oppstår ved grensesnittet mellom to forskjellige medier, som havet og luften, eller mellom jordoverflaten og luften. Dette er bølger der partiklene gjennomgår tverrgående kombinert med langsgående forskyvninger, det vil si todimensjonale.
For eksempel beveger vannpartiklene på havoverflaten seg - bølgene - i sirkulære stier. Når bølgene bryter på kysten, dominerer lengdeforskyvninger, og det er derfor du ser alger eller et treverk som flyter som beveger seg jevnt fra front til bak.
Bølger beveger seg også på jordoverflaten på en måte som er analog med havbølger. De beveger seg i lavere hastighet enn bølgene som beveger seg internt gjennom det jordbaserte volumet, men de er i stand til å forårsake resonans i bygninger lettere..
Siden bølger produserer vibrasjoner og bærer energi, har de destruktive effekter under jordskjelv..
Artikkelindeks
Enhver bølgetype, enten overfladisk eller ikke, er en løsning av bølgelikningen, som gjelder nesten alle typer bølgebevegelser, ikke bare mekaniske, som i eksemplene beskrevet, men også elektromagnetiske bølger, som er en annen type bølger som de er tverrgående.
Bølge ligningen, som er oppnådd med tanke på Newtons andre lov, er skrevet slik:
I ovenstående ligning, eller er bølgefunksjonen som avhenger av de tre romlige koordinatene x, Y Y z mer tid t: u = u (x, y, z, t). Hva mer v er hastigheten på forstyrrelsen. Bølge ligningen kan angis i andre koordinatsystemer avhengig av den nødvendige geometrien.
For å finne løsningen på ligningen, blir den justert til forholdene i problemet, der for eksempel geometrien er avgrenset og egenskapene til mediet som forstyrrelsen beveger seg gjennom blir etablert..
Det er mange typer overflatebølger, for eksempel:
-Gravitasjonsbølger (tyngdekraftsbølger) som havbølger som ble beskrevet i begynnelsen, hvor tyngdekraften gir en gjenopprettingskraft som tillater tverrgående bevegelse.
-Overflaten svulmer i en dam, her er overflatespenningen til vannet som utøver som en gjenopprettende kraft.
-Overflateelastiske bølger som beveger seg på jordoverflaten under et jordskjelv.
-Elektromagnetiske bølger, som til tross for at de er tverrgående, kan styres tilstrekkelig til å bevege seg på en overflate.
-Noen typer bølger som produseres i strengene til en gitar når strengene blir slått kraftig.
Når vi løser bølgeligningen, tilsvarer løsningene, som vi har sagt, forskjellige typer bølger. Når forstyrrelsen beveger seg i et fast medium som jordskorpen, er det mulig å gjøre noen forutsetninger om det som forenkler prosessen..
Derfor anses mediet å være perfekt elastisk, homogen og isotropisk, som betyr at egenskapene deres er de samme uavhengig av posisjon eller retning.
Med dette i bakhodet tilsvarer to av løsningene til bølge ligningen i et elastisk medium overflatebølger:
-Rayleigh bølger, oppkalt etter Lord Rayleigh (1842-1919), den britiske fysikeren som først beskrev dem.
-Waves of Love, av Augustus Love, britisk geofysiker og matematiker (1863-1940) som utviklet teorien om disse bølgene i sine arbeider om elastisitet.
I seismikk kalles disse bølgene L bølger, for å skille dem fra P-bølger og S-bølger, begge betraktet som volumbølger (kroppsbølger) som også er en løsning av bølgelikningen med betingelsene beskrevet ovenfor. P-bølger er langsgående og S-bølger er tverrgående.
I en Rayleigh-bølge vibrerer bølgefrontpartiklene i vertikalplanet, derfor sies de å være vertikalt polarisert. Partiklene beveger seg og beskriver en ellips, i motsetning til bølgene på havoverflaten, hvis bevegelse er sirkulær, som det ble sagt i begynnelsen (selv om de er nær elliptiske nær kysten).
Ellipsens hovedakse er vertikal og mindre akse følger forplantningsretningen, som vist på figuren. Der bemerkes det også at bevegelsen er retrograd, det vil si den utføres mot urviseren.
En annen viktig forskjell med vannbølger er at Rayleigh-bølger bare kan spre seg i faste medier, siden det er en skjærkraft som ikke forekommer i væsker.
Amplituden til partikkelens forskyvning reduseres eksponentielt med dybden, siden bølgen er begrenset til overflaten, selv om det er et jordskjelv med høy intensitet, kan bølgene sirkle rundt jorden flere ganger før de forsvinner helt..
I kjærlighetsbølger er partiklene horisontalt polarisert og har en stor bevegelsesamplitude parallelt med overflaten. De beveger seg med litt lavere hastighet enn Rayleigh-bølger, selv om farten i disse typer bølger avhenger av bølgelengden (dispersiv bølge).
For at disse bølgene skal kunne spre seg, må det i midten være et lag med lav hastighet overlagret på minst ett lag med høyere hastighet. I likhet med Rayleigh-bølger kan kjærlighetsbølger produsert under et jordskjelv sirkle rundt jorden flere ganger før de sprer energien..
Det er vanlig å finne denne varianten av Rayleigh-bølger, kalt bakken rulle, i seismiske letelister. Det regnes som støy, og det må unngås, fordi det på grunn av sin store amplitude noen ganger maskerer refleksjonene som man søker å se.
På stor dybde er havbølger langsgående bølger, i likhet med lyd. Dette betyr at deres formeringsretning er den samme som retningen partiklene vibrerer i..
Imidlertid har bølgen nær overflaten både langsgående og tverrgående komponenter, noe som får partiklene til å følge en nesten sirkulær bane (se figur 2 til høyre).
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.