峰谷相连的地震波

2024-11-27 14:48:00

在日常生活中大家通常会有这样的体验:在平静的湖边,当把一颗石子投入到湖水中时,会在水面上产生波纹。水的波纹从中心呈同心圆状向外扩散和传播。古人将这一过程形象地描述为“涟漪”,如《诗经》中所描述的那样:“坎坎伐檀兮,置之河之干兮,河水清且涟猗(漪)。”根据物理学原理,造成这种现象的原因是石子投入到水面上会产生的一种波——水波。在物理学中,水波是一种机械振动波,可在液体中传播。

像水波一样,人体中也有一种波——脉搏。脉搏是在人体表面上可触摸到的动脉搏动,它驱动着人体血液的循环。脉搏由人的心脏跳动所激发。当心脏收缩时,大量血液由心脏泵入动脉,使动脉压力变大及管径扩张;当心脏扩张时,大量血液由动脉进入心脏,使动脉压力变小及管径收缩。因心脏总是有规律地收缩和扩展,在体表较浅处即可感受到动脉的跳动,也就是脉搏。利用桡动脉触诊或电子血压计、心电监测仪等现代医学仪器获得脉搏监测数据,将这种数据记录下来可形成随时间变化的、按一定周期发生起伏的波,姑且称为“脉搏波”。从脉搏监测数据中可获得心率、脉搏强度等信息,这些信息可用于评估人体的健康状况及诊断心血管疾病。

与水波、人体脉搏类似,其他介质中也有波的存在,如声波、光波等。同样,人类所赖以生存的地球也不例外,在天然地震研究过程中,科学家发现地震除了能引起地面振动外,还会产生一种波,即地震波。地震波既能沿地表传播,也能从地表传播到地球内部,或从地球内部传播到地表。从波形上看,地震波由一系列首尾相接的波峰和波谷组成,并呈现周期性变化。

地震波既可以通过天然地震自然产生,也可以通过炸药、重锤等人工震源激发。以炸药激发为例,当炸药爆炸时会产生一个延续时间很短、强度很大的冲击波,这个冲击波以同心球的形式向周围扩散。在离震源一定距离处,震源发出的冲击波会使岩石发生弹性形变。由于弹性形变会引起岩石发生持续性和循环交替式的收缩和膨胀,并以一定的速度向远离震源处传播,于是形成了地震波。地震波在传播过程中会受到所经过的介质的改造,使地震波的能量、频率、相位等特征发生变化。如果把地震波记录下来并从中提取出这些信息,就可以获取与地球内部的地质构造、地层岩性和物性有关的信息。这一过程相当于对地震波所经过的区域进行“成像”,就像一个人拿着照相机沿地震波传播路径对所经过的地层拍照一样,可推断地球内部的构造、岩性、含流体性等特征。

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