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瑞利大人和爱的波浪

类别:表面波|地震波

2009年7月27日,

图1:瑞利波质点的逆向椭圆运动图。

图1

当你读到标题并注意到“Love Waves”这个词时,请不要认为Seismo Blogger正在向网络的x级领域发散。欧宝体育手机版相反,他正在兑现两周前做出的承诺,解释更多关于表面波的问题(见2009年7月15日博客).与P波和s波不同,这些波不穿过地球内部,而是沿着地球表面运动。它们也有两种不同的形式,至少在两个方面不同:它们产生的粒子运动和它们环绕地球的速度。

图显示了垂直于传播方向的洛夫波的粒子来回运动。

图2

年轻的英国物理学家约翰·威廉·斯特拉特(John William Strutt)首先用数学方法描述了一种表面波。后来,他不仅追随父亲成为贵族,成为第三位瑞利男爵,而且成为他那个时代(1842-1919)最杰出的研究人员之一,并因其工作而在1904年获得诺贝尔奖。乍一看,瑞利波就像水中的表面波(见2009年7月15日博客),但仔细观察,就会发现它们各自的粒子运动是不同的。在水波中,每个粒子沿水波传播的方向作圆周运动。在瑞利波中,粒子沿传播方向作椭圆运动。因此,它们的运动是逆行的(见图1)。一个非常好的动画显示了水和瑞雷波之间的质点运动的差异在这里

A.E.H.爱的照片

图3。(从左至右)瑞利勋爵和A.E.H.洛夫

第二种表面波是另一位英国人奥古斯都·爱德华·霍夫·洛夫(Augustus Edward Hough Love)在1911年发现的。虽然没有瑞利勋爵那么有名,洛夫还是在牛津大学担任了41年的自然哲学教授。洛夫发现,以他的名字命名的波中的粒子根本不以旋转的方式运动。相反,它们在垂直于波传播方向的方向上来回摆动(见图2)。因此,它们类似于横波(参见2008年9月10日博客)

这两种波环绕地球的速度确实令人难以置信。Love波以每小时一万英里的速度环绕地球。它们的“亲戚”瑞利波稍微落后,但速度仍在每小时7800英里左右。似乎只有国际空间站的速度更快。在撰写本文时,国际空间站上的13名宇航员以每小时16218英里(hra042)的速度在轨道上滑行。