امواج لرزه‌ای: امواج انرژی ناشی از زمین‌لرزه که در زمین منتشر می‌شوند

امواج لرزه‌ای: پیام‌رسانان ناپیدای زمین

زمین‌لرزه و تولد امواج لرزه‌ای

همه چیز از یک نقطه در اعماق زمین به نام کانون^۴ آغاز می‌شود. در این نقطه، سنگ‌های تحت فشار ناگهان می‌شکنند و مقدار عظیمی انرژی را آزاد می‌کنند. این انرژی مانند این است که سنگی را درون یک برکه آرام بیندازید؛ امواجی از نقطه برخورد به همه جهت پخش می‌شوند. نقطه‌ی دقیقاً بالای کانون روی سطح زمین را مرکز سطحی^۵ می‌نامند. امواج لرزه‌ای از کانون خارج شده و در تمامی جهات و درون زمین سفر می‌کنند.

دسته‌بندی اصلی امواج لرزه‌ای

امواج لرزه‌ای را عموماً بر اساس مسیر حرکت و نوع تغییر شکل‌ای که در سنگ‌ها ایجاد می‌کنند، به دو دسته‌ی بزرگ تقسیم می‌کنند: امواج بدن و امواج سطحی. امواج بدن می‌توانند در اعماق زمین حرکت کنند، در حالی که امواج سطحی فقط در نزدیکی سطح زمین مسافرت می‌نمایند.

امواج بدن: پیشقراولان زمین‌لرزه

این امواج که اولین سیگنال‌های یک زمین‌لرزه را تشکیل می‌دهند، خود به دو نوع مهم تقسیم می‌شوند:

امواج اولیه (P)^۶: این امواج سریع‌ترین هستند. آن‌ها با ایجاد تغییرات فشاری و به صورت امواج تراکمی حرکت می‌کنند. حرکت ذرات سنگ موازی با جهت انتشار موج است، درست مانند حرکت یک کرم ابریشم به جلو و عقب یا مانند امواج صوتی. از آنجا که می‌توانند در مواد جامد، مایع و گاز حرکت کنند، از هسته‌ی مذاب خارجی زمین نیز عبور می‌نمایند.

امواج ثانویه (S)^۷: این امواج کندتر از امواج P حرکت می‌کنند. آن‌ها باعث می‌شوند ذرات سنگ عمود بر جهت انتشار موج، به چپ و راست حرکت کنند. به همین دلیل به آن‌ها امواج برشی نیز گفته می‌شود. حرکت آن‌ها شبیه به تکان دادن یک طناب به بالا و پایین است. یک ویژگی مهم امواج S این است که قادر به عبور از سیالات (مانند آب یا هسته مذاب بیرونی زمین) نیستند، زیرا سیالات در برابر تغییر شکل برشی مقاومت نمی‌کنند.

امواج سطحی: عامل اصلی تخریب

وقتی امواج بدن به سطح زمین می‌رسند، بخشی از انرژی خود را به امواج سطحی تبدیل می‌کنند. این امواج اگرچه کندتر حرکت می‌کنند، اما دامنه‌ی حرکت (دامنه نوسان) بزرگ‌تری دارند و مسافت طولانی‌تری را در امتداد سطح زمین طی می‌نمایند. حرکت آن‌ها شبیه به امواج در سطح اقیانوس است، اما در خشکی! دو نوع اصلی از امواج سطحی وجود دارد:

امواج لاو (L)^۸: این امواج باعث می‌شوند زمین به صورت افقی و عمود بر جهت موج، بلغزد. این حرکت می‌تواند پایه‌های ساختمان‌ها را به شدت تحت Stress قرار دهد.

امواج ریلی (R)^۹: این امواج سطح زمین را به صورت بیضی‌شکل و در جهت عمود، مانند امواج دریا، به حرکت در می‌آورند. این حرکت غلتانی، بیشترین آسیب را به سازه‌ها وارد می‌کند.

ثبت و تحلیل امواج: کار دانشمندان

دانشمندان برای مطالعه امواج لرزه‌ای از دستگاهی به نام لرزه‌سنج^۱۰ استفاده می‌کنند. نمودار ثبت شده توسط این دستگاه، لرزه‌نگاشت^۱۱ نام دارد. با تحلیل این لرزه‌نگاشت‌ها می‌توان اطلاعات ارزشمندی به دست آورد:

• تعیین فاصله از زمین‌لرزه: با محاسبه‌ی اختلاف زمان رسیدن موج P و موج S می‌توان فاصله‌ی ایستگاه از مرکز زمین‌لرزه را محاسبه کرد.
• تعیین مکان دقیق زمین‌لرزه: با استفاده از داده‌های سه ایستگاه یا بیشتر، می‌توان محل دقیق مرکز سطحی زمین‌لرزه را روی نقشه پیدا کرد.
• کاوش درون زمین: از آنجا که سرعت امواج لرزه‌ای با تغییر جنس، چگالی و حالت فیزیکی مواد زمین تغییر می‌کند، دانشمندان می‌توانند با بررسی این تغییرات، لایه‌های درونی زمین (پوسته، گوشته و هسته) را شناسایی کنند.

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

پاورقی

^۱ امواج لرزه‌ای (Seismic Waves)
^۲ امواج بدن (Body Waves)
^۳ امواج سطحی (Surface Waves)
^۴ کانون (Hypocenter or Focus)
^۵ مرکز سطحی (Epicenter)
^۶ امواج اولیه (P Waves) یا امواج تراکمی (Primary/Compressional Waves)
^۷ امواج ثانویه (S Waves) یا امواج برشی (Secondary/Shear Waves)
^۸ امواج لاو (Love Waves)
^۹ امواج ریلی (Rayleigh Waves)
^۱۰ لرزه‌سنج (Seismometer)
^۱۱ لرزه‌نگاشت (Seismogram)