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如何定位一次地震?

某處發生地震時,最重要的事情之一就是第一時間確定出地震的發生地,也就是震源。很多人都知道,這是通過地震儀測定的,但具體過程和原理又是怎樣的呢?另外,除了地震會產生地震波,核試驗也會產生,這就是為什麼,我們總是能第一時間確定出,哪裡核試驗了?是哪個國家乾的?

下面,咱們來看具體過程。

怎麼定位

首先,地震時,會產生兩種主要的波,一種是表面波,一種是實體波。兩者區別是,表面波只在地表傳遞,實體波能穿越地球內部。

而實體波又分為兩種,分別是:P波和S波。由於地震定位主要跟P波和S波有關,在此我們不深入討論表面被。

如何定位一次地震?

上圖為P波,它是一種縱波,在所有的地震波中,p波傳播速度最快,也最快抵達地震監測站。p波可在固體和液體中傳播。

如何定位一次地震?      

上圖為S波,S波是一種橫波,可以想像成它是像繩子一樣呈「s」形傳播,s波傳播速度僅次於P波,所以,地震時,P波先抵達,隨後才是s波。

知道了P波和S波,我們就能初步定位地震位置了,怎麼做呢?

仔細想一想,P波和S波是不是類似於雷電現象呢?是的,先到達的p波,我們可以把它看成是閃電,後到達的是s波,我們可以把它看成是雷聲。

通過閃電和雷聲的先後到達時間,我們可以估算出閃電距離我們多遠。方法是忽略光的傳播速度,因為它太快了,可以認為看到閃電的那一刻,就是閃電出現的那一刻,然後,如果3秒後才聽到雷聲,接著用3乘以聲速,就可以知道閃電距離我們多遠了。

同理,我們也可以根據P波和s波傳播速度的不同,以及先後到達的時間,從而知道地震距離我們多遠。

如何定位一次地震?

上圖的「r」代表震中距,也就是觀測點到震中的距離。「Vs」代表s波的速度,「Vp」代表P波的速度,這些速度都是已知的,因為之前早就有數據。而 「t」代表的是p波和s波到達的時間差,這個時間差由地震儀來完成測定。

解上面的簡單方程,然後我們就能確定地震距離我們到底有多遠了。

但是,我們知道距離還不管用,因為,假如我們以地震儀所在位置為圓心,那麼,地震可能的發生地就是以地震儀位置為圓心,以觀測點到震中的距離r為半徑的圓周上。

如何定位一次地震?

如上圖,假如只有一個地震監測儀的話(紅三角),那麼我們最多只能知道地震距離我們有58.8公里,到底是哪兒?不知道。

如何定位一次地震?

如上圖,如果我們有兩個地震監測儀的話,就能畫出兩個圓了,而兩個圓相交會產生兩個交點,於是,我們就能確定地震發生在相交的那兩個地方的其中一處。

如何定位一次地震?

同理,假如我們有3個地震儀的話,那麼,3圓相交的那個唯一的點就是地震的發生地了。

我國的地震監測台站有上千個,所以第一時間確定地震的發生地是一件不難的事,當然,本文只是說大概原理,沒有過多深入。

作者寫於2016-01-07
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