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지구를 흔드는 소리: 지진 소음의 원인을 아십니까?
지구물리학, 지질학 및 토목공학과 같은 관련 분야에서 지진 소음은 다양한 이유로 인해 발생하는 비교적 오래 지속되는 지반 진동을 의미합니다. 이러한 진동은 신호 기록의 해석할 수 없는 구성요소나 원치 않는 구성요소로 간주되는 경우가 많습니다. 지진 소음의 물리적 원인은 주로 지표나 지표 근처의 음원에서 발생하며, 거의 전적으로 탄성 표면파로 구성됩니다.
저주파수파(1Hz 미만)는 종종 미세진동이라고 불리는 반면, 고주파수파(1Hz 이상)는 피코진동이라고 불립니다.
지진파의 주요 발생원으로는 인간 활동(교통이나 산업 활동 등), 바람과 기타 대기 현상, 강과 해양 파도 등이 있습니다. 지진 소음은 지질학, 석유 탐사, 수문학은 물론 지진 공학 및 구조물 건강 모니터링을 포함하여 지진학에 의존하는 모든 과학 분야와 관련이 있습니다.
이러한 소음은 지진 모니터링 및 연구, 정밀 밀링, 망원경, 중력파 감지 및 결정 성장과 같이 외부 진동에 민감한 활동을 방해하는 경우가 많습니다. 그러나 지진 소음은 또한 토목 공학 구조물(예: 교량, 건물 및 댐)의 낮은 변형률 및 시간 가변 동적 특성을 결정하거나 종종 지진을 사용하여 다양한 크기의 지하 구조물에 대한 지진 연구를 수행하는 것과 같은 실제적인 용도도 있습니다. 간섭계, 하천 지진학 등의 환경 모니터링 등.
지진 소음의 근원
지진 소음의 기원에 대한 연구에 따르면 스펙트럼의 저주파 부분(1Hz 미만)은 주로 자연적 원인, 특히 해양 파도의 영향에서 비롯된다는 것이 밝혀졌습니다. 특히, 0.1~0.3Hz 사이에서 전체적으로 관찰되는 피크는 동일한 주파수의 수면파의 상호작용과 명확하게 관련이 있습니다. 고주파수(1Hz 이상) 부분에서 지진 소음은 주로 도로 교통이나 산업 활동과 같은 인간 활동에 의해 발생합니다. 그러나 강과 같은 자연적 요인도 이러한 효과에 영향을 줄 수 있습니다.
1Hz 이상에서는 바람과 기타 대기 현상도 지면 진동의 주요 원인이 될 수 있습니다.
예를 들어, 카메룬에서는 축구팬들이 발을 구르며 일으키는 "발 떨림"이 지진 활동이 낮은 기간 동안 관찰되는 비인위적 활동에 속합니다. 기니 만의 보니 만 주변에서는 26~28초마다 맥동이 나타나는데, 이는 급류의 밑에서 흐르는 물살의 반사 현상으로 여겨지며 파도의 힘을 나타냅니다.
지진소음의 물리적 특성
지진 소음 진동의 진폭은 일반적으로 0.1~10 μm/s입니다. 전 세계적으로 평가된 배경 소음 모델은 주파수에 따라 달라지는 특성을 보인다. 지진 소음에는 소량의 실체파(P파와 S파)가 포함되지만, 지반파(러브파와 레이리파)가 주요 구성 요소인데, 이는 지반에서 발생하는 과정에 의해 우선적으로 자극되기 때문입니다. 이러한 파동은 산란되며, 이는 위상 속도가 주파수에 따라 달라진다는 것을 의미합니다(일반적으로 주파수가 증가함에 따라 위상 속도가 감소합니다).
분산 곡선(위상 속도나 지연 등의 주파수 함수)은 전단파 속도의 변화를 깊이에 따라 나타내므로, 지하의 지진 구조를 파악하는 비침투적 도구로 사용할 수 있습니다.
지진 소음의 역사
일반적인 조건에서 지진 소음은 진폭이 매우 낮아 인간의 인지가 불가능하며, 19세기 후반에 제작된 대부분의 지진계에서도 기록되지 않았습니다. 그러나 20세기 초, 일본의 지진학자 오모리 후미요시는 건물의 주변 진동을 기록하고 건물의 공진 주파수를 결정할 수 있었습니다. 지진학 역사 초기에 30초에서 5초 사이의 전 지구적 지진 소음은 바다에서 발생하는 것으로 인식되었고, 롱게-히긴스는 1950년에 이에 대한 포괄적인 이론을 발표했습니다.
지진 소음의 현재 응용 분야
과학기술의 발전, 특히 1990년대 이후 지진 간섭계의 등장으로 지진소음의 응용 분야가 꾸준히 확대되었습니다. 예를 들어, 주변 진동과 무작위 지진파장을 분석하여 과학자들은 전력 스펙트럼, H/V 피크 분석, 분산 곡선, 자기상관 함수를 사용하여 지하 구조를 특성화할 수 있습니다. 단일 관측소 방법과 어레이 방법은 의심할 여지 없이 지진학에 새로운 관점을 가져왔습니다.
마지막으로, 지진 소음은 인간 활동의 변화를 반영하여 경제 발전의 대리 지표로 간주됩니다.
코로나19 전염병의 영향으로 인간 활동이 감소하면서 지진 소음이 크게 줄어들었고, 이로 인해 외부 환경을 관찰할 수 있는 독특한 창이 생겼습니다. 미래에 지진 소음에 대한 우리의 이해가 깊어짐에 따라, 우리는 자연 현상에 대한 더 많은 미스터리를 발견할 수 있을까요?
