РЕГИСТРАЦИЯ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ.
Сейсмографы. Все приборы, записывающие волны землетрясений, основаны на принципе маятника. Сейсмические волны выводят из равновесия подставку маятника, колебания маятника записываются на бумаге или на пленке, находящейся под острием маятника. Наиболее совершенные сейсмографы были впервые сконструированы акад. Голицыным, крупнейшим русским сейсмологом.
Сейсмографы бывают двух типов — с вертикальным и горизонтальным расположением маятника.
Каждый из них состоит из маятника, стержня , на котором укреплен маятник, проволочного подвеса, записывающего колебания устройства, теперь обычно заменяемого световым лучом, вращающегося барабана с бумагой или фотобумагой, на которой фиксируется запись.
Сейсмографы монтируются на массивных подставках, которые укрепляются прочно на грунте. Обычно сейсмографы устанавливаются в подвалах обсерваторий, вдали от местных возбудителей колебаний (транспорт, грохочущие машины и т. п.).
В обычных условиях записывающий прибор маятника сейсмографа прочерчивает на барабане прямую линию. Как только подходят волны, штатив вместе с почвой сдвигается в сторону или поднимается вверх, маятник в силу инерции отстает от этого движения, и на барабане появляется первая черта вверх или вниз от срединной линии, затем маятник начинает раскачиваться вследствие колебательных движений штатива. Эти колебания фиксируются на барабане в виде ломаной линии.
Полученная запись называется сейсмограммой. В сейсмографах старых систем запись производилась непосредственно концом маятника, что создавало трение, хотя и очень небольшое, и несколько изменяло характер записи. В большинстве современных сейсмографов на конце маятника имеется приспособление, отбрасывающее свет на зеркало, от которого он в виде узкого луча отражается на барабан с фотобумагой.
Барабан вращается посредством часового механизма с определенной скоростью, поэтому на сейсмограмме можно определить интервалы времени между отдельными колебаниями. Период собственного колебания маятника должен быть в 3— 5 раз больше периода сейсмической волны, в противном случае появляются искажения в записи сейсмической волны, которые особенно велики, когда периоды колебания маятника и волны одинаковы (явления резонанса). Для уменьшения искажения необходимо, чтобы маятник качался с некоторым затуханием. Для этого к маятнику прикрепляют медную пластинку, помещенную между полосами магнита. При колебаниях маятника в пластинке возникают вихревые электрические токи, которые взаимодействуя с полем магнита, тормозят движение маятника.
Каждый маятник записывает движение только определенного направления, поэтому сейсмические станции оборудуются тремя сейсмографами, два из которых записывают горизонтальные колебания (маятник одного из сейсмографов колеблется в меридиональном направлении, а другого — в широтном), а третий сейсмограф записывает вертикальные колебания земной коры..
Для регистрации сильных и катастрофических землетрясений употребляются сейсмографы конструкции советского ученого Д. П. Кирноса. Период свободных колебаний маятника в этом приборе составляет 5 секунд. Масса маятника равна 20 кг. Для регистрации удаленных или слабых землетрясений пользуются приборами, в которых механическая энергия колеблющегося маятника преобразуется в электрическую. Это электродинамические и электромагнитные сейсмографы.
Сейсмограммы. Все сейсмограммы обладают общими чертами. В начале сейсмограммы обозначаются колебания небольшой амплитуды, в средней части ее зигзаги достигают наибольшей величины, в конце размах снова становится небольшим. Это связано с разновременным приходом различных волн. Начало колебаний, обозначаемое Р (от латинского слова «прима» — первые), свидетельствует о приходе продольных волн. Затем через некоторое время, которое определяется удаленностью данной сейсмической станции от эпицентра землетрясения, появляются резкие колебания, свидетельствующие о приходе поперечных волн. Начало прихода поперечных волн обозначается S (от латинского слова «секунда» — вторые).
После нескольких резких зигзагов на сейсмограмме вновь отмечаются небольшие колебания кривой, но вскоре они сменяются очень правильными колебаниями большой амплитуды и периода. Эти колебания характеризуют приход поверхностных волн L (от латинского слова «лонга»—длинные). Часть сейсмограммы, отражающая поверхностные волны, является наиболее растянутой. Момент прихода поперечных волн бывает не всегда четко выражен, и тогда на сейсмограмме отчетливо фиксируются только моменты прихода продольных и длинных волн.
Сейсмограмма позволяет судить о длительности землетрясения, о количестве, амплитуде и периоде отдельных колебаний. По соотношению времени прихода продольных и поперечных волн можно определить расстояние сейсмической станции от эпицентра. Скорость прохождения волн от эпицентра до сейсмической станции не является одинаковой на всех этапах землетрясения. Для выяснения характера движения волны составляются графики кривых времени пробега — годографы. На таком графике по вертикали откладывается время в минутах (T), а по горизонтали — расстояние в градусах меридиана
По годографу и разности времени прихода продольных и поперечных волн можно легко определить расстояние до эпицентра.
Местоположение эпицентра определяется методом засечек с различных станций. Этот метод состоит в том, что на большом глобусе из пунктов расположения сейсмических станций проводятся окружности, радиусы которых равны эпицентральным расстояниям. В точке пересечения этих окружностей и находится эпицентр.
Эпицентр можно определить и путем сравнения, показаний нескольких сейсмографов на одной станции. Наиболее верную амплитуду колебаний запишет только тот сейсмограф, колебания маятника которого совпадают с направлением сейсмического луча. Амплитуда (смещение) записи волн сейсмографами, расположенными в других направлениях, будет тем меньше, чем больше угол а между направлением луча и колебанием маятника. Этот угол можно определить по формуле: tgα = X2/X1, где Х1 и Х2 — амплитуды колебания продольных волн, записанных двумя взаимно-перпендикулярно расположенными сейсмографами. Определив таким образом направление сейсмического луча продольной волны и отложив на нем эпицентральное расстояние, получим точку эпицентра.
Назад Далее...
|
