P-Welle - Wikipedia

Dieser Artikel befasst sich mit der Art der seismischen Welle. Für den in der Elektrokardiographie verwendeten Begriff siehe P-Welle (Elektrokardiographie). P-Wave kann sich auch auf einen Typ beziehen
der elektronischen Wellenfunktion in der Atomphysik; siehe Atomorbital.

Eine P-Welle ist eine der zwei Hauptarten elastischer Körperwellen, in der Seismologie seismische Wellen genannt. P-Wellen bewegen sich schneller als andere seismische Wellen und sind daher das erste Signal eines Erdbebens, das an einem betroffenen Ort oder an einem Seismographen ankommt. P-Wellen können durch Gase, Flüssigkeiten oder Feststoffe übertragen werden.

Nomenklatur [ edit ]

Der Name P-Wave kann entweder für Druckwelle (wie sie aus abwechselnden Kompressionen und Verdünnungen gebildet wird) oder stehen ] Primärwelle (da sie eine hohe Geschwindigkeit hat und daher die erste Welle ist, die von einem Seismographen aufgenommen wird). ^[1]

Bei isotropen und homogenen Festkörpern ist die Ausbreitungsart einer P-Welle immer longitudinal; daher schwingen die Teilchen im Festkörper entlang der Ausbreitungsachse (der Bewegungsrichtung) der Wellenenergie.

Seismische Wellen in der Erde [ edit ]

Geschwindigkeit der seismischen Wellen in der Erde versus Tiefe ^[2] Die vernachlässigbare S -Schwelle in der Der äußere Kern tritt auf, weil er flüssig ist, während im festen inneren Kern die Wellengeschwindigkeit S nicht Null ist.

Primär- und Sekundärwellen sind Körperwellen, die sich innerhalb der Erde ausbreiten. Die Bewegung und das Verhalten sowohl des P -Typs als auch des S -Typs in der Erde werden überwacht, um die innere Struktur der Erde zu untersuchen. Diskontinuitäten in der Geschwindigkeit als Funktion der Tiefe zeigen Änderungen der Phase oder Zusammensetzung an. Unterschiede in der Ankunftszeit von Wellen, die aus einem seismischen Ereignis wie einem Erdbeben resultieren, als Folge von Wellen, die verschiedene Wege einschlagen, ermöglichen die Abbildung der inneren Struktur der Erde. ^[3][4]

P-Wellen-Schattenzone [ edit

P-Wellen-Schattenzone (von USGS)

Nahezu alle Informationen, die über die Struktur des tiefen Erdinneren verfügbar sind, werden aus Beobachtungen der Reisezeit, Reflexionen, Brechungen und Phasenübergängen von seismischen Körperwellen oder Normalen abgeleitet Modi. P-Wellen wandern durch die Flüssigkeitsschichten des Erdinneren und werden dennoch leicht gebrochen, wenn sie den Übergang zwischen dem halbfesten Mantel und dem flüssigen Außenkern passieren. Als Ergebnis gibt es eine P-Wellen- "Schattenzone" zwischen 103 ° und 142 ° ^[5] vom Fokus des Erdbebens, in der die anfänglichen P-Wellen nicht auf Seismometern registriert werden. Im Gegensatz dazu wandern S-Wellen nicht durch Flüssigkeiten, sondern werden gedämpft.

Als Erdbebenwarnung [ edit ]

Eine vorausschauende Erdbebenwarnung ist möglich, indem die zerstörungsfreien Primärwellen erkannt werden, die sich schneller durch die Erdkruste bewegen als die zerstörenden Sekundär- und Rayleigh-Wellen.

Die Höhe der Vorwarnung hängt von der Verzögerung zwischen dem Eintreffen der P-Welle und anderen zerstörerischen Wellen ab, im Allgemeinen in der Größenordnung von Sekunden bis zu etwa 60 bis 90 Sekunden für tiefe, entfernte, große Beben wie das 2011 Tohoku Erdbeben. Die Wirksamkeit der Vorwarnung hängt von der genauen Erkennung der P-Wellen und der Unterdrückung von Bodenschwingungen ab, die durch örtliche Aktivitäten (z. B. Lastkraftwagen oder Bauarbeiten) verursacht werden. Frühwarnsysteme für Erdbeben können automatisiert werden, um sofortige Sicherheitsmaßnahmen zu treffen, z. B. Warnungen ausgeben, Aufzüge in den nächstgelegenen Stockwerken anhalten und Hilfsprogramme abschalten.

Geschwindigkeit [ edit ]

Die Geschwindigkeit der P-Wellen in einem homogenen isotropen Medium wird durch angegeben

wobei K der [Modul] -Modul (19459069) ist Incompressibility), ${\displaystyle \mathrm{\mu \; <!--\; \mu \; -->}}$ ist der Schubmodul (Modul der Steifigkeit, manchmal als G bezeichnet und auch genannt der zweite Lamé-Parameter), ${\displaystyle \mathrm{\rho \; <!--\; \rho \; -->}}$ ist die -Dichte des Materials, durch das sich die Welle ausbreitet, und ${ displaystyle lambda}$ ist der erste Lamé-Parameter.

Von diesen weist die Dichte die geringste Variation auf, so dass die Geschwindigkeit meist durch K und μ gesteuert wird.

Der Elastizitätsmodul P-Wellenmodul, ${ displaystyle M}$ ist so definiert, dass ${ displaystyle M = K + 4 mu / 3}$ und damit

${\displaystyle v_p=\sqrt{M/\mathrm{\rho \; <!--\; \rho \; -->}}}$

Typische Werte für die P-Wellengeschwindigkeit bei Erdbeben liegen im Bereich von 5 bis 8 km / s. Die genaue Geschwindigkeit variiert je nach Region des Erdinneren von weniger als 6 km / s in der Erdkruste bis zu 13,5 km / s im unteren Mantel und 11 km / s durch den inneren Kern. [6]

Velocity of Common Gesteinsarten ^[7]

Gesteinsart	Geschwindigkeit [m/s]	Geschwindigkeit [ft/s]
Unkonsolidierter Sandstein	4600 - 5200	15000 - 17000
Konsolidierter Sandstein	5800	19000
Shale	1800 - 4900	6000 - 16000
Kalkstein	5800 - 6400	19000 - 21000
Dolomit	6400 - 7300	21000 - 24000
Anhydrit	6100	20000
Granit	5800 - 6100	19000 - 20000
Gabbro	7200	23600

Der Geologe Francis Birch entdeckte eine Beziehung zwischen der Geschwindigkeit der P-Wellen und der Dichte des Materials, in dem sich die Wellen bewegen:

${\displaystyle V_p=a(\stackrel{<!--\; ¯\; -->}{M})+bb\mathrm{b\; <!--\; \rho \; -->}}$

das später bekannt wurde Birkengesetz.

Siehe auch [ edit ]

Referenzen

Externe Links [ bearbeiten