Seismické vlny

V tomto videu vám chci říct něco o seismických vlnách. Samy o sobě jsou zajímavé a jsou také velmi užitečné pro to, abychom pochopili, z čeho se skládá Země. Viděli jste video, kde jsem mluvil o vrstvách Země, a právě seismické vlny jsou zásadní proto, abyste si uvědomili, jak lidé přišli na to, že se Země skládá z několika vrstev. Seismické vlny jsou normálně spojovány se zemětřeseními, ale jsou to jakékoli vlny, které putují skrz Zemi. Mohou být důsledkem zemětřesení, nějaké velké exploze nebo něčeho, co vyšle energii skrz horniny Země, skrz Zemi samotnou. Existují 2 základní odlišné druhy seismických vln. Zaměříme se více na ten jeden typ. Rozlišujeme povrchové vlny a objemové vlny. Povrchové vlny se doslova pohybují napříč povrchem. V tomto případě se jedná o povrch Země. A tady je popis povrchových vln. Jsou podobné vlnám na vodě. Existují 2 druhy povrchových vln: Rayleighovy vlny a Loveho vlny. Nebudeme je zkoumat podrobně, můžete ale vidět, že Rayleighovy vlny se pohybují nahoru a dolů. Právě tady Země stoupá a tady klesá, tady zase stoupá a tady zase klesá. Je to něco jako „houpání země“. Loveho vlny se zase posunují doleva a doprava. Takže tady se nehýbou nahoru a dolů, ale když následujete směr pohybu, hýbete se tady doleva, tady doprava, tady doleva, tady doprava. V obou případech je povrchové vlnění kolmé ke směru pohybu. Proto toto vlnění někdy nazýváme příčné vlnění. A to je podobné právě vodním vlnám. Mnohem zajímavější věc je objemové vlnění. Jsou to nejrychleji se pohybující vlny. Používáme je také k určení struktury Země. Jsou dva typy. P-vlny neboli primární vlnění a S-vlny neboli sekundární vlnění. Jsou popsány zde. Je to vlastně energie, která putuje objemem. Nepohybuje se jen po povrchu. Tady je diagram, který mám z Wikipedie. Myslím, že Wikipedie ho má zase od Amerického geologického průzkumu. Máme kladivo, kterým udeříme do nějaké skály a to, co vidíte, když kladivo dopadne na skálu, je právě tady. Trochu to přiblížím. Řekněme, že skála je tady a sem udeřím kladivem. Co se stane, je to, že se skála zdeformuje (stlačí). Kladivo se skály dotkne a skála se zdeformuje. Ale ta energie... V podstatě molekuly narazí do sousedních molekul. Tyto sousední molekuly narazí do těch, které jsou vedle, a ty zas narazí do dalších. Máte zdeformovaný kus skály pohybující se skrz. Takže jsou stlačené molekuly a tyto molekuly narazí do přilehlých molekul. Okamžitě poté bude skála tady hustší, molekuly, co do sebe narazily, narazí do molekul, které mají nad sebou a pak se vrátí tam, kde byly. Deformace se tak posune, jestli půjdete rychle vpřed, posune se to trochu dopředu. Takže máte tuto deformační vlnu. Tady udeříte kladivem a změní se hustota, která se pohybuje stejným směrem jako vlna. V tomto případě je toto směr vlnění. Vidíte, že molekuly jdou zpět a vpřed podél stejné osy. Jdou stejným směrem jako vlna. To jsou P-vlny. P-vlny mohou cestovat vzduchem, deformující vlna je něco jako zvuková vlna. Mohou také putovat kapalinou a putují i v pevných látkách. Ve vzduchu jsou nejpomalejší. Pohybují se rychlostí zvuku, 330 metrů za sekundu, což není vůbec pomalé, vezmeme-li v potaz lidské možnosti. V kapalině se pohybují rychlostí 1 500 metrů za sekundu. V žule, což je jeden z nejtvrdších materiálů Země, se pohybují 5 000 metrů za sekundu, napíši to zde. Nebo 5 kilometrů za sekundu, když se pohybují v žule. S-vlny v podstatě, kdybyste uhodili kladivem ze strany... Namaluji jiný diagram, protože tento je malý. Kdybyste uhodili kladivem právě sem, dočasně by to stlačilo skálu sem a trochu ji zdeformovalo. pak by se část skály uvolnila zpět, a to nad tím by bylo strženo, zatímco ta původně zdeformovaná skála by se vrátila. Posunete se vpřed o milisekundu a další vrstva skály přímo nad, ...měl bych to namalovat takto... další vrstva skály přímo nad tím bude zdeformovaná napravo. Pokud půjdete pořád vpřed, deformace se posouvá nahoru. Všimněte si, že pohyb vlny jde nahoru. Materiál se ale nepohybuje podél stejné osy, což jsme viděli u P-vln nebo deformační vln. Pohybují se kolmo. Pohybují se podél kolmé osy, můžete to nazývat příčné vlnění. Pohyb částic je na kolmé ose vůči pohybu vln. To jsou S-vlny. Pohybují se pomaleji než P-vlny. Kdyby bylo zemětřesení, nejprve uvidíte P-vlny a pak S-vlny, které mají asi 60 % rychlosti P-vln. Nejdůležitější věc z hlediska struktury Země je ta, že se S-vlny pohybují jen v pevných látkách. Můžete říct: „Počkat! Viděl jsem příčné vlny na vodě, které vypadaly takto.“ Pamatujte si, že to je povrchová vlna. Mluvíme o objemových vlnách. Mluvíme o vlnách, které prochází objemem vody. Jeden způsob, jak o tom přemýšlet, je, že kdybych měl tady nějakou vodu, řekněme, že toto je bazén. Namaluji příčný řez vodou... ...mohl jsem to namalovat lépe... Tady je příčný řez vodou. Přemýšlejme o tom a doufejme, že vám to bude dávat smysl. Kdybych stlačil vodu... Kdybych měl stlačit vodu něčím velkým... Kdybych ji měl stlačit velmi rychle, P-vlna by byla odeslána, protože molekuly vody by narazily do jiných molekul vody, které by narazily do molekul, které jsou vedle. Takže máte stlačující vlnu nebo P-vlnu, která se pohybuje ve směru nárazu. Takže P-vlny dávají smysl, totéž se děje ve vzduchu. Dává to smysl i v kapalině. Jsme pod vodou, nemá to nic dělat s povrchem. Uvažujeme pohyb objemem vody. Kdybyste vzali kladivo a plácli jím ze strany do vody, stlačující vlna by byla vyslána tímto směrem. Nic by se nestalo, nedovolilo by to příčné vlně jít tímto směrem. Voda toto nedovoluje, nemá tu elasticitu. Když se něco tím směrem odrazí, zase se to stejnou cestou vrátí. Nebude to uvolněno zpět jako v pevné látce. S-vlny jsou jen v pevných látkách. Použijeme znalosti o P-vlnách, které se pohybují ve vzduchu, v kapalině i v pevné látce, a S-vlnách k tomu, abychom zjistili, z čeho se skládá Země.