У сейсмології мікросейсм визначається, як слабкий тремор землі, спричинений природними явищами. Іноді їх називають як «гудіння», не слід плутати з аномальним акустичним феноменом з однойменною назвою. Термін найчастіше використовується для позначення домінуючих фонових сейсмічних та електромагнітних сигналів шуму на Землі, які викликаний водяними хвилями в океанах та озерах. Характеристики мікросейсму обговорюються Бхаттом. Оскільки коливання океанських хвиль є статистично однорідними протягом декількох годин, сигнал мікросейсу є тривалим коливанням землі. Найенергетичніші сейсмічні хвилі, що складають мікросейсмічне поле, — це хвилі Релея, але хвилі Лява можуть становити значну частку хвильового поля, а тілесні хвилі також легко виявляються за допомогою масивів. Оскільки перетворення з океанських хвиль до сейсмічних хвиль дуже слабке, амплітуда наземних рухів, пов'язаних з мікросейсмами, як правило, не перевищує 10 мікрометрів.
Виявлення та характеристики
Мікросейсми дуже добре виявляються і вимірюються за допомогою широкосмугового сейсмографа, і можуть бути записані в будь-якій точці Землі.
Домінуючі сигнали мікросейсму з Світового океану пов'язані з характерними періодами нарпуження океану і, таким чином, виникаються приблизно від 4 до 30 секунд. Мікросейсмічний шум зазвичай демонструє два переважних піка. Більш слабкий — для більших періодів, як правило, близьких до 16 с, і це можна пояснити впливом поверхневих гравітаційних хвиль на мілководді. Ці мікросеїзми мають той самий період, що і водяні хвилі, що їх породжують, і зазвичай їх називають «первинними мікросеїзмами». Більш сильний пік, за коротші періоди, також обумовлений поверхневими гравітаційними хвилями у воді, але виникає при взаємодії хвиль з майже рівними частотами, і майже протилежними напрямками (клапотіс). Ці тремори мають період, що становить половину періоду водної хвилі, і їх зазвичай називають «вторинними мікросеїзмами». Невелике, але помітне, невпинне збудження вільних коливань Землі або нормальні коливання, з періодами в межах від 30 до 1000 с, їх часто називають «земним гулом». Для періодів до 300 с вертикальний зсув відповідає хвилям Релея, що генеруються як первинні мікросейсми, з тією різницею, що він передбачає взаємодію інфрагравітаційних хвиль з топографією дна океану. Домінуючі джерела цього вертикального компонента гуму, ймовірно, розташовані вздовж розриву шельфу, перехідної області між континентальними шельфами та безоднями рівнин.
Як результат, від короткого періоду «вторинних мікросейсмів» до тривалого періоду «гул», цей сейсмічний шум містить інформацію про морські штати. Він може бути використаний для оцінки властивостей океанських хвиль та їх змін за часовими шкалами окремих подій (від декількох годин до кількох днів) до їх сезонної чи багатодекадної еволюції. Однак використання цих сигналів вимагає базового розуміння процесів генерації мікросейсмів.
Генерація первинних мікросейсмів
Деталі первинного механізму вперше було надано Клаусом Хассельманном, з простим виразом джерела мікросейсму в конкретному випадку постійного похилого дна. Виявляється, що цей постійний нахил повинен бути досить великим (близько 5 відсотків і більше), для того, щоб пояснити спостережувані амплітуди мікросейсу, і це не реально. Натомість дрібномасштабні топографічні особливості дна не повинні бути настільки пологими, і генерація первинних мікросейсмів швидше за все є окремим випадком взаємодії хвиль, в якому фіксується одна хвиля дном. Для візуалізації того, що відбувається, простіше вивчити поширення хвиль по синусоїдальній топографії дна. Це легко узагальнюється до топографії дна з коливаннями середньої глибини.
Для справжнього дна, що має широкий спектр, утворюються сейсмічні хвилі по всій довжині хвилі та в усіх напрямках.
Генерація вторинних мікросейсмів
Взаємодія двох груп поверхневих хвиль різної частоти та напрямків породжує групову швидкість. Для поширення хвилі майже в одному напрямку, це дає звичайні групи хвиль, які рухаються із груповою швидкістю, ще повільніше, ніж фазова швидкість водяних хвиль (див. Анімацію). Для типових океанських хвиль з періодом близько 10 секунд швидкість цієї групи близька до 10 м/с.
У разі протилежного напрямку поширення групи рухаються зі значно більшою швидкістю, яка зараз становить 2π (f 1 + f 2) / (k 1 − k 2), де k 1 і k 2 число хвиль взаємодіючих водяних хвиль.
Для хвильових рухів з дуже малою різницею частот (і, таким чином, хвильових чисел), ця картина хвильових груп може мати ту саму швидкість, що і сейсмічні хвилі, між 1500 і 3000 м/с, і буде збуджувати акустично-сейсмічні режими, які далеко випромінюють.
Що стосується сейсмічних та акустичних хвиль, то рух океанських хвиль у глибокій воді найвищого порядку, еквівалентний тиску, що застосовується на морську поверхню. Цей тиск майже дорівнює густині води, менший за орбітальну швидкость хвилі в квадраті. Через цю площу значення мають не амплітуда окремих хвиль (червоні та чорні лінії на малюнках), а амплітуда суми, групи хвиль (синя лінія у фігурах).
Справжні океанські хвилі складаються з нескінченної кількості хвильових рухів і завжди є якась енергії, що поширюється у зворотному напрямку. Крім того, оскільки сейсмічні хвилі набагато швидші, ніж водяні хвилі, джерело сейсмічного шуму є ізотропним: однакова кількість енергії випромінюється в усіх напрямках. На практиці джерело сейсмічної енергії є найпотужнішим, коли існує значна кількість хвильової енергії, яка рухається в протилежних напрямках. Це відбувається, коли збудження від одного шторму зустрічаються з хвилями того ж періоду від іншого шторму, або близько до узбережжя через прибережне відображення.
Залежно від геологічного параметру шум, що фіксується сейсмічною станцією на суші, може бути носієм морського стану, що знаходиться поблизу станції (в межах декількох сотень кілометрів, наприклад в Центральній Каліфорнії), або повного басейну океану (наприклад, на Гаваях). Щоб зрозуміти властивості шуму, необхідно зрозуміти поширення сейсмічних хвиль.
Форма хвиль Релея, модифікована океанським шаром: вільні хвилі та вимушені хвилі
Хвилі, які складають більшу частину вторинного мікросейсмічного поля — це хвилі Релея. Як водні так і тверді частинки Землі витісняються хвилями, коли вони поширюються, і водня поверхня відіграє дуже важливу роль у визначенні частоти, групової швидкості та передачі енергії від поверхневих хвиль води до хвиль Релея.
Дивитися також
- Землетрус
- Сейсмічний шум
- Вітряна хвиля
Список літератури
- The American Heritage Dictionary of the English Language (вид. Fourth), Houghton Mifflin Company, 2000
- Ebel, John E. (2002), , Seismological Research Letters, 73 (6): 930—932, doi:10.1785/gssrl.73.6.930, архів оригіналу за 26 березня 2016, процитовано 26 листопада 2019.
- (PDF). Архів оригіналу (PDF) за 4 березня 2016. Процитовано 26 листопада 2019.
- (1950), A theory of the origin of microseisms, Philosophical Transactions of the Royal Society A, 243 (857): 1—35, Bibcode:1950RSPTA.243....1L, doi:10.1098/rsta.1950.0012
- Hasselmann, K. (1963), A statistical analysis of the generation of micro-seisms, Rev. Geophys., 1 (2): 177—210, Bibcode:1963RvGSP...1..177H, doi:10.1029/RG001i002p00177
- Kedar, S.; ; Graham, F. W. N.; Clayton, R.; Jones, C. (2008), The origin of deep ocean microseisms in the north Atlantic ocean, Proc. Roy. Soc. Lond. A, 464 (2091): 1—35, Bibcode:2008RSPSA.464..777K, doi:10.1098/rspa.2007.0277
- Ardhuin, F.; Stutzmann, E.; Schimmel, M.; Mangeney, A. (2011), Ocean wave sources of seismic noise, J. Geophys. Res., 115 (C9): C09004, Bibcode:2011JGRC..116.9004A, doi:10.1029/2011jc006952
- Bhatt, Kaushalendra M (2014). Microseisms and its impact on the marine-controlled source electromagnetic signal. Journal of Geophysical Research: Solid Earth. 119 (12): 2169—9356. Bibcode:2014JGRB..119.8655B. doi:10.1002/2014JB011024.
- . Архів оригіналу за 25 грудня 2014. Процитовано 25 серпня 2008.
- Ruff, L.J. . MichSeis. Архів оригіналу за 29 травня 2008. Процитовано 26 серпня 2008.
- Ardhuin, F.; Gualtieri, L.; Stutzmann, E. (2015), How ocean wagves rock the Earth: two mechanisms explain microseisms with periods 3 to 300 s, Geophys. Res. Lett., 42 (3): 765—772, Bibcode:2015GeoRL..42..765A, doi:10.1002/2014GL062782
- . Архів оригіналу за 7 серпня 2018. Процитовано 26 листопада 2019.
Джерела
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
U sejsmologiyi mikrosejsm viznachayetsya yak slabkij tremor zemli sprichinenij prirodnimi yavishami Inodi yih nazivayut yak gudinnya ne slid plutati z anomalnim akustichnim fenomenom z odnojmennoyu nazvoyu Termin najchastishe vikoristovuyetsya dlya poznachennya dominuyuchih fonovih sejsmichnih ta elektromagnitnih signaliv shumu na Zemli yaki viklikanij vodyanimi hvilyami v okeanah ta ozerah Harakteristiki mikrosejsmu obgovoryuyutsya Bhattom Oskilki kolivannya okeanskih hvil ye statistichno odnoridnimi protyagom dekilkoh godin signal mikrosejsu ye trivalim kolivannyam zemli Najenergetichnishi sejsmichni hvili sho skladayut mikrosejsmichne pole ce hvili Releya ale hvili Lyava mozhut stanoviti znachnu chastku hvilovogo polya a tilesni hvili takozh legko viyavlyayutsya za dopomogoyu masiviv Oskilki peretvorennya z okeanskih hvil do sejsmichnih hvil duzhe slabke amplituda nazemnih ruhiv pov yazanih z mikrosejsmami yak pravilo ne perevishuye 10 mikrometriv Viyavlennya ta harakteristikiMikrosejsmi duzhe dobre viyavlyayutsya i vimiryuyutsya za dopomogoyu shirokosmugovogo sejsmografa i mozhut buti zapisani v bud yakij tochci Zemli Funkciya shilnosti jmovirnosti spektralnoyi shilnosti potuzhnosti kolorova shkala pravoruch protyagom 20 rokiv bezperervnih danih vertikalnoyi skladovoyi sejsmichnoyi shvidkosti zapisanih v Albukerke shtat Nyu Meksiko stanciyeyu ANMO konsorciumu IRIS USGS Globalna Sejsmografichna merezha Visoka i nizka mezhi ye reprezentativnimi mezhami shumu dlya sejsmografiv rozgornutih po vsomu svitu Sucilni ta punktirni liniyi vkazuyut na medianu ta rezhim funkciyi shilnosti jmovirnostej vidpovidno Dominuyuchi signali mikrosejsmu z Svitovogo okeanu pov yazani z harakternimi periodami narpuzhennya okeanu i takim chinom vinikayutsya priblizno vid 4 do 30 sekund Mikrosejsmichnij shum zazvichaj demonstruye dva perevazhnih pika Bilsh slabkij dlya bilshih periodiv yak pravilo blizkih do 16 s i ce mozhna poyasniti vplivom poverhnevih gravitacijnih hvil na milkovoddi Ci mikroseyizmi mayut toj samij period sho i vodyani hvili sho yih porodzhuyut i zazvichaj yih nazivayut pervinnimi mikroseyizmami Bilsh silnij pik za korotshi periodi takozh obumovlenij poverhnevimi gravitacijnimi hvilyami u vodi ale vinikaye pri vzayemodiyi hvil z majzhe rivnimi chastotami i majzhe protilezhnimi napryamkami klapotis Ci tremori mayut period sho stanovit polovinu periodu vodnoyi hvili i yih zazvichaj nazivayut vtorinnimi mikroseyizmami Nevelike ale pomitne nevpinne zbudzhennya vilnih kolivan Zemli abo normalni kolivannya z periodami v mezhah vid 30 do 1000 s yih chasto nazivayut zemnim gulom Dlya periodiv do 300 s vertikalnij zsuv vidpovidaye hvilyam Releya sho generuyutsya yak pervinni mikrosejsmi z tiyeyu rizniceyu sho vin peredbachaye vzayemodiyu infragravitacijnih hvil z topografiyeyu dna okeanu Dominuyuchi dzherela cogo vertikalnogo komponenta gumu jmovirno roztashovani vzdovzh rozrivu shelfu perehidnoyi oblasti mizh kontinentalnimi shelfami ta bezodnyami rivnin Yak rezultat vid korotkogo periodu vtorinnih mikrosejsmiv do trivalogo periodu gul cej sejsmichnij shum mistit informaciyu pro morski shtati Vin mozhe buti vikoristanij dlya ocinki vlastivostej okeanskih hvil ta yih zmin za chasovimi shkalami okremih podij vid dekilkoh godin do kilkoh dniv do yih sezonnoyi chi bagatodekadnoyi evolyuciyi Odnak vikoristannya cih signaliv vimagaye bazovogo rozuminnya procesiv generaciyi mikrosejsmiv Generaciya pervinnih mikrosejsmivDetali pervinnogo mehanizmu vpershe bulo nadano Klausom Hasselmannom z prostim virazom dzherela mikrosejsmu v konkretnomu vipadku postijnogo pohilogo dna Viyavlyayetsya sho cej postijnij nahil povinen buti dosit velikim blizko 5 vidsotkiv i bilshe dlya togo shob poyasniti sposterezhuvani amplitudi mikrosejsu i ce ne realno Natomist dribnomasshtabni topografichni osoblivosti dna ne povinni buti nastilki pologimi i generaciya pervinnih mikrosejsmiv shvidshe za vse ye okremim vipadkom vzayemodiyi hvil v yakomu fiksuyetsya odna hvilya dnom Dlya vizualizaciyi togo sho vidbuvayetsya prostishe vivchiti poshirennya hvil po sinusoyidalnij topografiyi dna Ce legko uzagalnyuyetsya do topografiyi dna z kolivannyami serednoyi glibini Interferenciya okOkeanski hvili z fiksovanoyu topografiyeyu dna Tut hvili z periodom 12 s vzayemodiyut z hvilyami dna dovzhinoyu hvili 205 m i amplitudoyu 20 m pri serednij glibini vodi 100 m Ci umovi porodzhuyut shemu tisku na dno yaka ruhayetsya nabagato shvidshe nizh okeanski hvili i v napryamku hvil yaksho yih dovzhina hvili L 1 korotsha za dovzhinu hvili L 2 abo u zvorotnomu napryamku yaksho yih dovzhina hvili dorivnyuye dovshe sho tut sprava Ruh rivno periodichnij u chasi z periodom okeanskih hvil Velika dovzhina hvili v nizhnomu tisku stanovit 1 1 L 1 1 L 2 Dlya spravzhnogo dna sho maye shirokij spektr utvoryuyutsya sejsmichni hvili po vsij dovzhini hvili ta v usih napryamkah Generaciya vtorinnih mikrosejsmivVzayemodiya dvoh grup poverhnevih hvil riznoyi chastoti ta napryamkiv porodzhuye grupovu shvidkist Dlya poshirennya hvili majzhe v odnomu napryamku ce daye zvichajni grupi hvil yaki ruhayutsya iz grupovoyu shvidkistyu she povilnishe nizh fazova shvidkist vodyanih hvil div Animaciyu Dlya tipovih okeanskih hvil z periodom blizko 10 sekund shvidkist ciyeyi grupi blizka do 10 m s U razi protilezhnogo napryamku poshirennya grupi ruhayutsya zi znachno bilshoyu shvidkistyu yaka zaraz stanovit 2p f 1 f 2 k 1 k 2 de k 1 i k 2 chislo hvil vzayemodiyuchih vodyanih hvil Grupi hvil porodzheni hvilyami z odnakovimi napryamkami Sinya kriva ce suma chervonogo i chornogo V animaciyi divitsya grebeni z chervonimi ta chornimi krapkami Ci grebeni ruhayutsya z fazovoyu shvidkistyu linijnih vodnih hvil a grupi velikih hvil poshiryuyutsya povilnishe Animaciya Dlya hvilovih ruhiv z duzhe maloyu rizniceyu chastot i takim chinom hvilovih chisel cya kartina hvilovih grup mozhe mati tu samu shvidkist sho i sejsmichni hvili mizh 1500 i 3000 m s i bude zbudzhuvati akustichno sejsmichni rezhimi yaki daleko viprominyuyut Grupi hvil porodzheni hvilyami z protilezhnimi napryamkami Sinya kriva ce suma chervonogo i chornogo V animaciyi divitsya grebeni z chervonimi ta chornimi krapkami Ci grebeni ruhayutsya z fazovoyu shvidkistyu linijnih vodnih hvil ale grupi poshiryuyutsya nabagato shvidshe Animaciya Sho stosuyetsya sejsmichnih ta akustichnih hvil to ruh okeanskih hvil u glibokij vodi najvishogo poryadku ekvivalentnij tisku sho zastosovuyetsya na morsku poverhnyu Cej tisk majzhe dorivnyuye gustini vodi menshij za orbitalnu shvidkost hvili v kvadrati Cherez cyu ploshu znachennya mayut ne amplituda okremih hvil chervoni ta chorni liniyi na malyunkah a amplituda sumi grupi hvil sinya liniya u figurah Spravzhni okeanski hvili skladayutsya z neskinchennoyi kilkosti hvilovih ruhiv i zavzhdi ye yakas energiyi sho poshiryuyetsya u zvorotnomu napryamku Krim togo oskilki sejsmichni hvili nabagato shvidshi nizh vodyani hvili dzherelo sejsmichnogo shumu ye izotropnim odnakova kilkist energiyi viprominyuyetsya v usih napryamkah Na praktici dzherelo sejsmichnoyi energiyi ye najpotuzhnishim koli isnuye znachna kilkist hvilovoyi energiyi yaka ruhayetsya v protilezhnih napryamkah Ce vidbuvayetsya koli zbudzhennya vid odnogo shtormu zustrichayutsya z hvilyami togo zh periodu vid inshogo shtormu abo blizko do uzberezhzhya cherez priberezhne vidobrazhennya Zalezhno vid geologichnogo parametru shum sho fiksuyetsya sejsmichnoyu stanciyeyu na sushi mozhe buti nosiyem morskogo stanu sho znahoditsya poblizu stanciyi v mezhah dekilkoh soten kilometriv napriklad v Centralnij Kaliforniyi abo povnogo basejnu okeanu napriklad na Gavayah Shob zrozumiti vlastivosti shumu neobhidno zrozumiti poshirennya sejsmichnih hvil Forma hvil Releya modifikovana okeanskim sharom vilni hvili ta vimusheni hviliHvili yaki skladayut bilshu chastinu vtorinnogo mikrosejsmichnogo polya ce hvili Releya Yak vodni tak i tverdi chastinki Zemli vitisnyayutsya hvilyami koli voni poshiryuyutsya i vodnya poverhnya vidigraye duzhe vazhlivu rol u viznachenni chastoti grupovoyi shvidkosti ta peredachi energiyi vid poverhnevih hvil vodi do hvil Releya Divitisya takozhZemletrus Sejsmichnij shum Vitryana hvilyaSpisok literaturiThe American Heritage Dictionary of the English Language vid Fourth Houghton Mifflin Company 2000 Ebel John E 2002 Seismological Research Letters 73 6 930 932 doi 10 1785 gssrl 73 6 930 arhiv originalu za 26 bereznya 2016 procitovano 26 listopada 2019 PDF Arhiv originalu PDF za 4 bereznya 2016 Procitovano 26 listopada 2019 1950 A theory of the origin of microseisms Philosophical Transactions of the Royal Society A 243 857 1 35 Bibcode 1950RSPTA 243 1L doi 10 1098 rsta 1950 0012 Hasselmann K 1963 A statistical analysis of the generation of micro seisms Rev Geophys 1 2 177 210 Bibcode 1963RvGSP 1 177H doi 10 1029 RG001i002p00177 Kedar S Graham F W N Clayton R Jones C 2008 The origin of deep ocean microseisms in the north Atlantic ocean Proc Roy Soc Lond A 464 2091 1 35 Bibcode 2008RSPSA 464 777K doi 10 1098 rspa 2007 0277 Ardhuin F Stutzmann E Schimmel M Mangeney A 2011 Ocean wave sources of seismic noise J Geophys Res 115 C9 C09004 Bibcode 2011JGRC 116 9004A doi 10 1029 2011jc006952 Bhatt Kaushalendra M 2014 Microseisms and its impact on the marine controlled source electromagnetic signal Journal of Geophysical Research Solid Earth 119 12 2169 9356 Bibcode 2014JGRB 119 8655B doi 10 1002 2014JB011024 Arhiv originalu za 25 grudnya 2014 Procitovano 25 serpnya 2008 Ruff L J MichSeis Arhiv originalu za 29 travnya 2008 Procitovano 26 serpnya 2008 Ardhuin F Gualtieri L Stutzmann E 2015 How ocean wagves rock the Earth two mechanisms explain microseisms with periods 3 to 300 s Geophys Res Lett 42 3 765 772 Bibcode 2015GeoRL 42 765A doi 10 1002 2014GL062782 Arhiv originalu za 7 serpnya 2018 Procitovano 26 listopada 2019 Dzherela