← smbi.dk / AtlasNaturgeografi C / B

JORDENS SIGNALER · ET SEISMOLOGISK LABORATORIUM

Jordskælvsbølger model A

Jorden ryster.
Kan du finde ud af hvor?

FELTSTATION / SAG 01Fiktivt område · km
Tre stationer og afstandscirklerEt plant lokalt koordinatkort, 800 gange 520 km. Station A ved 120,130, B ved 650,150 og C ved 400,440. Brug målingerne ved siden af til at indstille cirklerne.y ↓x →100 kmN
P S

Tre ure, ét mysterium. Justér cirklerne, og markér deres fælles punkt.

Ét ur giver afstand. Tre giver sted. Én station giver en cirkel af muligheder. To giver ofte to mulige steder. Den tredje skiller dem ad.

Eksperimentér med dybden

Fokus (hypocenter) er brudstedet under jorden. Epicentret ligger lodret over. Med dybde h er bølgevejen L = 8,4 · Δt, men kortradius r = √(L² − h²). Her antages h kendt; Et enkelt S−P-interval bestemmer ikke både sted og dybde.

MODELLEN BAG LABORATORIET

Hvorfor ser modellen sådan ud?

Vi isolerer én god idé: Jo længere bølgerne rejser, desto større bliver forskellen mellem deres ankomsttider.

1. To bølgefarter, samme vej

Vi antager ensartet, isotrop bjergart: farten er konstant og uafhængig af retningen. Vi vælger vP = 6,0 km/s og vS = 3,5 km/s som illustrative hastigheder i fast jordskorpe. P og S følger samme rette vej L fra fokus til station.

tP = L/vP   ·   tS = L/vS
Δt = tS − tP = L(1/vS − 1/vP)
L = 8,4 km/s · Δt

Et interval på 30 s svarer altså til en bølgevej på 252 km. Bruddets klokkeslæt falder ud af tidsforskellen. Faktoren 8,4 gælder vores valgte hastigheder; den er ikke en universel jordskælvskonstant.

2. Cirkler, fordi vi kender afstande

Et plant kort har samme målestok i x og y. Ved h = 0 er bølgevej og afstand på kortet ens. Ved kendt dybde bruger vi Pythagoras: r² + h² = L². De tre afstandscirkler mødes ved epicentret. Metoden hedder trilateration; vi måler afstande, ikke vinkler.

Dybden 0 km er et bevidst grænsetilfælde, så man kan begynde med cirkelidéen. Virkelige jordskælv starter typisk under overfladen. Prøv dybdekontrollen for at se forskellen.

3. Tegningen er et redskab

Kortet er et fiktivt koordinatfelt med skematiske højdekurver, ikke et geografisk datasæt. Bølgefronterne på kortet er snit gennem kugleformede bølgefronter ved jordoverfladen. Ved dybde h dukker de først op, når v · t ≥ h. Animationen kører 10 modelsekunder pr. sekund.

Partikeltegningen viser idealiserede plane bølger med forstørrede udsving. Den markerede partikel gør det muligt at skelne partikelbevægelse fra bølgens udbredelse. I væske er der ingen vedvarende forskydningsstivhed, så en S-bølge kan ikke udbredes som i fast stof. P-bølger kan passere væske, men deres fart afhænger af materialet; væskevisningen her er kvalitativ.

4. Hvad målingerne ikke fortæller

Seismogrammerne er konstruerede øvelsessignaler med lidt baggrundsstøj og tydelige ankomster. Amplituden er i vilkårlige enheder. Større S-udsving er valgt for læsbarhed, ikke som en universel regel. Udsvingene beregner hverken magnitude eller skader.

Den rigtige Jord er lagdelt. Hastigheder ændrer sig, stråler brydes og reflekteres, og Jorden krummer. I praksis bruges rejsetidsmodeller og mange stationer til at bestemme fokus, brudtid og usikkerhed. De idealiserede cirkler her mødes præcist; rigtige målefejl giver et usikkert område.

Prøv at forklare

  1. Hvorfor kan én station ikke fortælle, i hvilken retning skælvet ligger?
  2. Hvad sker der med S−P, når stationen ligger dobbelt så langt fra fokus?
  3. Hvorfor bliver kortradius mindre end bølgevejen, når fokus ligger dybt?
  4. Hvorfor er fravær af direkte S-bølger gennem den ydre kerne et tegn på, at den er flydende?

Faglige kilder