Фоновые колебания Земли: микросейсмы и цунами

Микросейсмы – это записываемые сейсмографами практически фоновые колебания с периодами колебаний 5 – 10 с и амплитудой до 10 мкм.

Микросейсмы возбуждаются разными источниками. Наибольший интерес представляют микросейсмы, возбуждаемые штормами в океане. Одним из источников микросейсм служит береговой прибой. Удары прибоя происходят синхронно, так как на мелкой воде волны преломляются и выходят почти перпендикулярно к берегу. Второй источник микросейсм – стоячие волны, образующиеся в глубоководных частях морей и океанов. Эти источники различаются частотой возбуждаемых микросейсм. При ударе волн о берег возбуждаются микросейсмы с периодами, равными периодам морских волн. Интерференция волн приводит к образованию микросейсм с периодами, равными половине периода морских волн. Интерференция морских волн приводит к флуктуациям давления у дна даже в глубоких частях морей и океанов.

Колебательная часть давления волны на дно записывается следующим образом:

где ρ – плотность воды; а – амплитуда волны относительно невозмущенной поверхности; ω – частота колебаний волны; t - профиль волны в моменты t = 2 πn/ω;

Р – это давление, осреднённое по всей рассматриваемой площади и проявляющееся как флуктуация нагрузки, действующей на дно океана. Частота микросейсм, возбуждаемых этой величиной, в два раза больше частоты волн на поверхности воды. Амплитуда давления, действующего на дно, пропорциональна квадрату амплитуды волны на поверхности, т.е. возбуждение микросейсм – квадратичный эффект.

В основном микросейсмы состоят из волн Релея и в настоящее время относятся к помехам. Для понижения уровня этих помех сейсмографы погружают в глубокие скважины.

Цунами

При подводных землетрясениях на поверхности океана обычно возбуждаются очень длинные волны. Причина возбуждения волн – резкое погружение или подъём больших участков океанического дна или, возможно, комбинация опускания и подъёма соседних участков. Волны с большой скоростью пересекают открытые пространства океана и могут вызывать серьёзные разрушения на побережье в тысячах км от породившего их очага землетрясения. Больше всего от этого страдают берега Тихого океана. Что касается России, то в 1952 г. с 4 на 5 ноября во время землетрясения и возникшей волны цунами исчез г. Северокурильск и другие поселения на юге Камчатки и севере Курильских островов.

Скорость движения волны цунами определяется по формуле Лагранжа:

g – ускорение свободного падения; h – глубина акватории в месте определения

скорости волны.

В океане на глубине 1... 5 км скорость таких волн достигает 360-800 км/ час. Длина волны цунами 200-300 км. Высота волн в открытом океане обычно не превышает 2-3 м, а у берегов может достигать десятков метров.

Повышение волн цунами происходит у границы материковой отмели (на глубине 200 м и менее) и особенно интенсивно – на глубине 10-15 м. В прибрежной зоне возрастает не только высота волн, но и крутизна их переднего фронта. Наибольшую опасность представляют волны цунами для суживающихся воронкообразных бухт и проливов, а также для устьев рек.