<р>
Изучение сейсмических волн восходит к развитию сейсмологии с XIX века, что открыло нам понимание внутреннего строения Земли. Поведение сейсмических волн, особенно P- и S-волн, дает глубокое понимание скоростной структуры Земли. Скоростная структура относится к распределению скоростей сейсмических волн, передаваемых на разных уровнях внутри Земли. Изменения скорости отражают состав, плотность и физическое состояние подземных пород.
Скорость распространения сейсмических волн варьируется в зависимости от типа и состояния материала (твердого, жидкого или газообразного), что, в свою очередь, меняет путь волн.
Как действуют сейсмические волны
<р>
Фактически, поведение волн P и S дает ученым ключ к разгадке тайн недр Земли. P-волны могут проходить через все материалы, а S-волны могут проходить только через твердые тела. Поскольку эти волны проходят через разные среды, изменения их скорости могут дать нам ценную информацию о недрах Земли.
Было обнаружено, что Земля имеет жидкое внешнее ядро, потому что S-волны не могут проникнуть в нее.
Наслоение скоростной структуры Земли
<р>
Внутреннюю структуру Земли можно разделить на различные слои, каждый из которых имеет свои уникальные характеристики скорости сейсмических волн. Скорость сейсмических волн меняется в каждом слое из-за различий в температуре, давлении и составляющих материалах.
Земная кора
<р>
Земная кора имеет разную толщину и в основном делится на континентальную и океаническую кору. Скорости сейсмических волн этих корок колеблются от 6,0 до 7,0 км/с в зависимости от плотности породы и ее состава.
Верхняя мантия
<р>
В верхней мантии скорость Р-волны может достигать 7,5–8,5 км/с, которая увеличивается с ростом давления. Материал этого слоя в основном состоит из перидотита, который способствует увеличению скорости волн за счет различных фазовых изменений.
Нижняя мантия
<р>
Скорость нижней мантии выше, достигая 10–13 км/с, а увеличение плотности горных пород под действием давления заставляет сейсмические волны двигаться с более высокой скоростью.
Внешнее ядро и ядро
<р>
Внешнее ядро находится в жидком состоянии, из-за чего скорость P-волны значительно снижается, а S-волна совершенно непроницаема. Напротив, внутреннее ядро твердое и может развивать скорость примерно 11 км/с, что свидетельствует об увеличении внутренней плотности.
Анизотропия внутреннего ядра приводит к тому, что скорость сейсмических волн меняется в разных направлениях, поскольку вращение Земли влияет на кристаллическое расположение внутреннего ядра.
Скоростная структура планет
<р>
Помимо Земли, внимание ученых привлекли скоростные структуры таких планет, как Луна и Марс. От миссий «Аполлон» до марсоходов — сейсмические данные, полученные в результате этих наблюдений, помогают нам понять внутреннюю структуру этих небесных тел.
Луна
<р>
Лунная кора состоит примерно из 60 километров ледяной коры и силикатных пород со скоростями продольных волн в диапазоне от 5,1 до 6,8 км/с. На ранних этапах исследования Луны сейсмические данные показали, что существовало четыре основных типа землетрясений. источник.
Марс
<р>
Сейсмические исследования на Марсе в основном опираются на миссию InSight. Полученные ею данные выявили структуру марсианской коры. Скорость P-волн составляет от 3,5 до 5 км/с и показывает, что скорость будет увеличиваться с увеличением глубины.
Используя эти данные, ученые смогли получить представление о строении недр Марса, в частности о роли его мантии.
Возможности для будущих исследований
<р>
В будущем, с развитием технологий, ученые надеются распространить обнаружение сейсмических волн на другие планеты и спутники, такие как Энцелад Сатурна, внутренняя структура которого требует дальнейшего изучения и подтверждения.
<р>
Сейсмические волны играют важную роль в раскрытии внутреннего строения Земли и других планет. Как ученые могут использовать эти знания для дальнейшего исследования других загадок Вселенной?