地震横波和纵波的主要区别在于它们的传播方向和特性。
1、传播方向
纵波:质点的振动方向与波的传播方向相互平行的波,称为纵波。在纵波传播过程中,介质中质点的振动方向与波的前进方向一致。
横波:质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波,称为横波。在横波传播过程中,介质中质点的振动方向与波的前进方向垂直。
2、特性
纵波:纵波是推进波,地壳中传播速度最快的波就是纵波。其传播速度最快,破坏力较大,可以引起地面上下颠簸。
横波:横波是剪切波,在地壳中的传播速度较慢,为5.5-7千米/秒,在液体中传播速度更慢,只能通过固体传播。其传播过程使地面发生上下振动,破坏性较弱。
地震波的应用领域
地震、地球物理学家和工程师使用地震仪、检波器(Geophone)来纪录地震波,早期的仪器使用钟摆原理和类比信号纪录地震波,近代的仪器则使用压晶体管和数位信号处理地震波。
地震波在介质改变时会有不同的传递速度,并在交界面上产生折射、反射等行为,这些特性被用来了解地球的内部构造。
2015年3月,美国科学家利用地震波的速度绘制的模拟图,揭示地下结构。
这幅模拟图展示了太平洋下方的地幔,较慢的地震波呈红色和橙色,较快的地震波呈绿色和蓝色。
展现地球内部的3D模拟图由普林斯顿大学教授杰罗恩-特鲁普领导的研究小组绘制。
他们进行此项研究的目标是在年底前绘制整个地幔的地图。
横波只能在固体中传播
“横波一般只能在固体中传播,不能在液体和气体中传播;而纵波既可以在固体中传播也可在液体和气体中传播。
水是液体,由于表面张力,故也可以传播横波。
水波(表面波)是比较复杂的机械波,其中既有横波,又有纵波,在中学物理中通常把水波视为横波,这是将水波简化了的缘故。
横波是由于拉伸而产生的,而纵波是由于挤压而产生的。
那么水面上为什么可以传播横波呢?这就是由于水表面张力的缘故,由于有表面张力,因此在振动幅度不太大的情况下,水面也可承受微小拉伸,从而会产生横波;同时振动在水面传播的过程中也会有挤压,于是也就能形成纵波。
由此可见,严格地说水波应该是横波和纵波的复合波。
水波很容易被认为是一种横波,实际上并非如此。
在平衡的情况下,水的表面是水平的。
水面发生扰动时,使水面恢复水平的回复力有两个,一个是重力,另一个是表面张力。
水波中,对水面质点提供的回复力在波长很小时,表面张力的作用是主要的,这种波叫做表面张力波。
对于波长很长很长的波,表面张力的作用可以忽略,波动主要是重力作用的结果,这种波叫做重力波。由于水的不可压缩性,波峰中的水必然是从附近的波谷中流出来的。
横波的图象特点:横波的图象与形成横波的质点的分布形状相似,故波的图象又叫波形图或波形曲线。
波的图象物理意义:表示介质中各质点在某一时刻偏离平衡位置的位移.
波的传播方向的双向性:不指定波的传播方向,图象中波可能向x轴正向或负向传播.
周期性:每经历一个(整数)周期,会出现完全相同的波形。
从某种意义上讲,波的图象可以看作是“位移对空间的展开图”,即波的图象具有空间的周期性;同时每经过一个周期波就向前传播一个波长的距离,虽然不同时刻波的形状不同,但每隔一个周期又恢复原来的形状,所以波在时间上也具有周期性。
纵波是指振动方向与传播方向一致或平行的一类波,即媒介(质点)的运动方向同波的运动方向相同或相反。机械纵波又称为压缩波。
纵波中,质点分布最密的位置叫做密部,质点分布最疏的位置叫做疏部。
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