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核弹和地震

类别:朝鲜|核试验

2009年5月25日

世界各地的地震探测器都登记了朝鲜在阵亡将士纪念日进行的地下核武器试验,其中包括我们伯克利数字地震网络的许多站点(见2009年1月9日的博客)。我们在Yreka Bluehorn矿井(Siskiyou县)深处的工作站——被称为YBH——也是国际监测系统(IMS)的一部分。它由位于奥地利首都维也纳的联合国一个次级组织管理,该组织的名称可能是世界上最复杂的名称之一:“全面核禁试条约组织筹备委员会”。

该地区的地图显示了测试的位置,附近的地震,地震监测站以及爆炸和最近一次地震的地震图。

图1:来自“探测地震信号”,科学与技术评论,2009年3月,由劳伦斯利弗莫尔国家实验室出版。

由于简单的物理原因,核武器的地下爆炸可以像地震一样被探测到。在这两种情况下——无论是在地震中岩石破裂还是在爆炸中——地球内部都会迅速产生强大的力量。这导致了震源周围岩石的强烈震动,从而产生弹性波。它们可以传播数千英里,并被灵敏的地震仪检测到。

Doug Dreger教授利用BSL全波形区域矩张量程序计算了2009年5月25日朝鲜地震事件的矩张量,震源深度800m。

图2:2009年5月25日的朝鲜地震事件的时刻张量由Doug Droger教授计算了BSL的完整波形区域时刻张量代码,用于源深度为800米。来自此事件的地震波与浅爆炸源一致。

然而,自然构造地震的地震图和爆炸的地震图之间有很大的区别。首先,波形看起来非常不同。虽然地震会产生强烈的横波,但地下核试验的地震记录却缺少大部分的横波。相反,P波(主波或压力波)主宰着地下原子弹爆炸的地震记录(见图1)。

区分弹性波起源的第二种方法是分析由许多站收集的数据,即所谓的“矩张量解”。通过这种计算,地震学家可以追溯弹性波的起源。这不仅精确地确定了焦点的位置,还显示了最初震动岩石的力的作用机制。在地震中,岩石以剪切断裂的形式破裂,这导致了断层两侧的快速侧向运动。然而,在爆炸中,原点确实是一个点,弹性压力波就是从这个点向外同心传播的。最近朝鲜测试的伯克利矩张量解如图2所示。(hra039)