Сейсмические морские волны. Цунами - Мурти Т.С.
Скачать (прямая ссылка):
Движение, вызываемое землетрясением, можно записать несколькими способами. В спокойном состоянии перо, укрепленное на опоре MB, будет писать прямую линию на движущейся бумажной ленте. При землетрясении же перо будет давать зигзаг. Использование системы рычагов позволяет в 102— 105 раз увеличить движение пера, что дает возможность записывать удаленные землетрясения. Для увеличения масштаба сейсмограммы используются также зеркальные устройства с записью на фотобумагу. В настоящее время получил распро-
320
странение электромагнитный принцип записи, состоящий в том, что к опоре MB крепится индукционная катушка, в которой при ее движении в магнитном поле генерируется электрический ток, приводящий в действие гальванометр. Запись на ленту производится пером или фотографическим путем. Для экономии бумаги барабан с лентой несколько смещается при каждом обороте, так что когда ленту снимают с барабана, запись имеет вид ряда параллельных линий.
Для определения времени землетрясения необходимо знать время подхода различных волн к станции. Для этого на ленте разбивается временной масштаб в виде минутных отметок. Так как временные засечки должны производиться с большой точностью, в настоящее время приборы снабжены кварцевыми часами. Место установки сейсмографа следует определять особенно тщательно в связи с тем, что внешние факторы типа микросейсм могут искажать запись. Рекомендуется устанавливать сейсмограф в скальной породе, а не в рыхлом грунте.
Чтобы описать движение типа сдвига (поступательное), вызываемое землетрясением, необходимо измерить три его составляющие: широтную (западную—восточную), долготную (северную—южную) и вертикальную. Поэтому на сейсмических станциях устанавливается комплект сейсмографов: два горизонтальных и один вертикальный.
Периоды сейсмических волн меняются от доли секунды до нескольких минут, и прибора, который мог бы иметь однородную характеристику в таком диапазоне, в настоящее время не существует. Таким образом, для различных диапазонов необходимо иметь разные приборы: короткопериодные сейсмографы используются для диапазона периодов 0,2—2 с, долгопериодные сейсмографы—15—100 с, промежуточные — 2—15 с и ультра долгопериодные — для диапазона периодов более 1 мин.
Близкие землетрясения с преобладающими периодами в долю секунды можно записывать короткопериодными сейсмографами, в то время как удаленные землетрясения, при которых поверхностные волны имеют обычно периоды более 2 с, можно записывать с помощью долгопериодных сейсмографов. Буллен [99] отмечает, что если на станции установлен только один прибор, то обычно это сейсмограф с хорошей чувствительностью в диапазоне 6—8 с. Крупные обсерватории имеют три сейсмографа, которые позволяют охватить три диапазона. Если обсерватория расположена в сейсмически активной зоне, то в дополнение к перечисленным выше устанавливается низкочувствительный сейсмограф для записи сильных движений, который не будет выведен из строя при мощных местных землетрясениях.
Простой сейсмометр характеризуется тремя следующими параметрами [555]: свободным периодом, константой затухания, статическим усилением, которое не следует путать
21 Заказ № 5
321
с динамическим усилением, характеризующим увеличение амплитуды движений маятника по сравнению с амплитудой движений грунта. Сейсмометр, свободный период которого значительно короче, чем периоды волн, которые он записывает, называется акселерометром, в обратном случае он называется измерителем смещения.
При затухании колебания свободный период т изменяется и становится равным x/j (/ — константа, которая удовлетворяет отношению А2+/2=1, где h — постоянная прибора). Для определения периода X гасящий элемент прибора снимается и время свободных колебаний определяется без него. Может определяться и период затухающего колебания. В этом случае вносится соответствующая поправка. Хотя для описания затухания можно было бы использовать постоянную прибора А, на практике пользуются другой постоянной величиной є, которая связана с величиной А соотношением г=е~лТг/э. Таким образом, величина 8 представляет собой отношение двух последовательных размахов (противоположных по направлению) при движении, определяемом соотношением А2 + /2=1.
Понятие статического усиления прибора V можно пояснить следующим образом. Примем за период гармонического колебания грунта величину Г, а за амплитуду этого колебания величину А. Тогда, если маятник колеблется с периодом T и амплитудой Ву на сейсмограмме кривая будет иметь период Г, а амплитуду VB.
До начала 20-х годов основное, к чему стремились конструкторы сейсмографов, сводилось к удлинению периода маятника, чтобы динамическое усиление было почти равномерным. В соответствии с формулой T=2nyL/g маятник с периодом 10 с должен был иметь огромную длину — 25 м. В сейсмографе Милна—Шоу период в 12 с достигался прибором, в котором лишь небольшая часть силы тяжести g использовалась для регулирования горизонтального маятника. Восстанавливающая сила обратного маятника создается пружинами, удерживающими тяжелую массу в равновесии на остром жестком ребре. Запись производилась фотографическим путем. Сейсмограф весом 22,353 кг был создан в Цюрихе [555]. В действительности небольшие торсионные (крутильные) сейсмометры, разработанные Андерсоном и Вудом в 1922 г., оказались более эффективными, чем такие громадные сейсмографы.
