Language
Country/Area
No result found
Những âm thanh làm rung chuyển Trái đất: Bạn có biết nguyên nhân gây ra tiếng ồn địa chấn không?
Trong các lĩnh vực liên quan như địa vật lý, địa chất và kỹ thuật dân dụng, tiếng ồn địa chấn đề cập đến những rung động mặt đất tương đối dai dẳng do nhiều nguyên nhân khác nhau gây ra. Rung động này thường được coi là thành phần không thể giải thích được hoặc không mong muốn trong quá trình ghi tín hiệu. Các nguồn vật lý của tiếng ồn địa chấn có nguồn gốc chủ yếu từ các nguồn trên mặt đất hoặc gần bề mặt và bao gồm hầu hết các sóng bề mặt đàn hồi.
Sóng tần số thấp (dưới 1 Hz) thường được gọi là chấn động vi mô, trong khi sóng tần số cao (trên 1 Hz) được gọi là chấn động vi mô.
Các nguồn sóng địa chấn chính bao gồm hoạt động của con người (chẳng hạn như hoạt động vận tải hoặc công nghiệp), gió và các hiện tượng khí quyển khác, sông và sóng biển. Tiếng ồn địa chấn có liên quan đến tất cả các lĩnh vực khoa học dựa vào địa chấn, bao gồm địa chất, thăm dò dầu khí, thủy văn, cũng như kỹ thuật động đất và giám sát tình trạng cấu trúc.
Loại tiếng ồn này thường gây nhiễu trong các hoạt động nhạy cảm với rung động bên ngoài, chẳng hạn như nghiên cứu và giám sát địa chấn, phay chính xác, kính thiên văn, phát hiện sóng hấp dẫn và phát triển tinh thể. Tuy nhiên, tiếng ồn địa chấn cũng có những ứng dụng thực tế, chẳng hạn như để xác định các đặc tính động học biến dạng thấp và thay đổi theo thời gian của các kết cấu kỹ thuật dân dụng như cầu, tòa nhà và đập; và giám sát môi trường, chẳng hạn như các ứng dụng trong địa chấn sông.
Nguồn tiếng ồn động đất
Nghiên cứu nguồn gốc tiếng ồn địa chấn cho thấy phần phổ tần số thấp (dưới 1 Hz) chủ yếu có nguồn gốc từ nguyên nhân tự nhiên, chủ yếu là do ảnh hưởng của sóng. Đặc biệt, đỉnh tần quan sát được trên toàn cầu trong khoảng từ 0,1 đến 0,3 Hz rõ ràng có liên quan đến sự tương tác của sóng nước đồng tần. Ở dải tần số cao (trên 1 Hz), tiếng ồn địa chấn chủ yếu do hoạt động của con người như giao thông đường bộ và công trình công nghiệp gây ra; nhưng các nguồn tự nhiên như sông ngòi cũng có thể gây ra hiệu ứng này.
Trên 1 Hz, gió và các hiện tượng khí quyển khác cũng có thể là nguồn gây rung động mặt đất chính.
Ví dụ: ở Cameroon, "động đất" do người hâm mộ bóng đá giậm chân là một trong những hoạt động phi nhân loại được quan sát thấy trong thời kỳ hoạt động địa chấn thấp. Xung quanh Vịnh Bonny ở Vịnh Guinea, các xung xuất hiện cứ sau 26 đến 28 giây được cho là phản xạ từ tàu lặn dòng phản lực, một hiện tượng cũng nói lên sức mạnh của sóng.
Đặc tính vật lý của tiếng ồn động đất
Biên độ rung động của tiếng ồn địa chấn thường nằm trong khoảng từ 0,1 đến 10μm/s. Mô hình tiếng ồn nền được đánh giá toàn cầu cho thấy các đặc tính phụ thuộc vào tần số. Tiếng ồn địa chấn bao gồm một lượng nhỏ sóng cơ thể (sóng P và S), nhưng sóng bề mặt (sóng Love và sóng Rayleigh) là thành phần chiếm ưu thế vì chúng được kích thích chủ yếu bởi các quá trình nguồn trên mặt đất. Những sóng này bị tán xạ, nghĩa là vận tốc pha của chúng thay đổi theo tần số (nói chung, nó giảm khi tần số tăng).
Vì đường cong phân tán (một hàm của tần số như vận tốc pha hoặc độ trễ) có liên quan đến sự thay đổi vận tốc sóng biến dạng theo độ sâu nên nó có thể được sử dụng như một công cụ không xâm lấn để xác định cấu trúc địa chấn của lớp dưới bề mặt.
Lịch sử tiếng ồn địa chấn
Trong điều kiện bình thường, tiếng ồn địa chấn có biên độ rất thấp và con người không thể cảm nhận được và nó không được ghi lại bởi hầu hết các máy ghi địa chấn đầu thế kỷ 19. Tuy nhiên, đến đầu thế kỷ 20, nhà địa chấn học người Nhật Fusakichi Omori đã có thể ghi lại những rung động xung quanh các tòa nhà và xác định tần số cộng hưởng của tòa nhà. Tiếng ồn địa chấn kéo dài 30 đến 5 giây xảy ra trên toàn cầu đã được công nhận là do đại dương gây ra từ rất sớm trong lịch sử địa chấn, và Longuet-Higgins đã công bố một lý thuyết toàn diện vào năm 1950.
Ứng dụng tiếng ồn địa chấn hiện nay
Với sự tiến bộ của khoa học công nghệ, đặc biệt là sự phát triển của giao thoa địa chấn từ những năm 1990, việc ứng dụng tiếng ồn địa chấn tiếp tục được mở rộng. Ví dụ, bằng cách sử dụng phân tích rung động môi trường và trường sóng địa chấn ngẫu nhiên, các nhà khoa học có thể mô tả đặc điểm cấu trúc ngầm bằng phổ công suất, phân tích đỉnh H/V, đường cong phân tán và hàm tự tương quan. Các phương pháp trạm đơn và phương pháp mảng chắc chắn mang lại những quan điểm mới cho địa chấn học.
Cuối cùng, tiếng ồn địa chấn cũng được coi là một chỉ số đại diện cho sự phát triển kinh tế, phản ánh những thay đổi trong hoạt động của con người.
Với tác động của dịch Covid-19, việc giảm hoạt động của con người đã làm giảm đáng kể tiếng ồn địa chấn, trở thành cửa sổ duy nhất để quan sát môi trường bên ngoài. Trong tương lai, khi hiểu biết của chúng ta về tiếng ồn động đất ngày càng sâu sắc, liệu chúng ta có thể khám phá thêm nhiều bí ẩn của các hiện tượng tự nhiên hay không?
