Главная
Новости
Ссылки
Гостевая книга
Контакты
Семейная мозаика

Т.Г.Раутиан: О ПОГЛОЩЕНИИ и РАССЕЯНИИ

Все сейсмологи, кто смотрел на сейсмограммы, видели длинный хвост колебаний, после главных волн. Но никто ее "не замечал". И только, когда заметили и дали ей имя – кода! - этот хвост стал, наконец, сейсмологическим объектом.

1_
Стало ясно, что кода – это продукт рассеяния. Понадобилась теория, модель. К сожалению, заинтересовались кодой теоретики, у коих в памяти было много уже готовых моделей для похожих случаев. Замечу в скобках, что у хорошо, очень хорошо, великолепно образованных и чрезвычайно опытных теоретиков есть один ужасный и неисправимый недостаток. Я много раз на него натыкалась. Они верят своим красивым, привычным математически безукоризненным формулам. Поэтому не догадываются, что их модель, выражаясь ученым языком, может оказаться НЕАДЕКВАТНОЙ.

Поэтому они, не долго думая, достали из памяти образ твердых шариков, которые распространяюся и иногда натыкаются друг на друга. Вероятно откуда-то, сама собой, из моря других физических задач, выпрыгнула почти готовенькая картина штучного процесса. И подвигнула очень образованных и многознающих теоретиков, от Aki до Николаева et al., принять модель коды в виде однократного (или, так уж и быть, двукратного) рассеяния. И даже возникло движение в сторону гипотез "о свойствах рассеивателей".

Надо сказать, что у автора еще тогда возникло чувство, которое можно назвать по-нонешнему «дискомфортом». Но не хватило чего-то: опыта? скептицизма? строптивости? времени? чтобы сесть и подумать. Не оказалось под рукой Резерфорда, который сказал бы: «Вы все работаете, работаете – а когда же вы думать начнете?»

2_
Прежде всего, среда, материал Земли неоднороден. Это неоднородности разного масштаба, от кристаллов или кристаллитов – до материков и океанов.
Сейсмическая волна деформирует часть земли, размером в длину волны. При этом деформации подвергаются неоднородности, размер которых примерно соответствует длине волны. Неоднородности «не замечают» слишком длинных или слишком коротких волн. Поэтому можно рассматривать процесс, вызванной волной с определенной длиной волны (частотой) и соответствующим размером неоднородности. В другом интервале размеров неоднородностей и в другой полосе частот процесс будет происходить подобным образом.

3_
Можно утверждать, что деформация, связанная с неоднородностью определенного размера, происходит с «внутренним трением». В результате часть энергии волны теряется необратимо, переходя в тепло. Кроме того, деформация, связанная с этой неоднородностью, является источником, излучающим собственный волновой импульс. Это и есть механизм, осуществляющий рассеяние. Он тоже отнимает энергию от первичной волны, но эта часть энергии не исчезает, а перенаправляется, переходит в коду. Множество таких вторичных источников непрерывно по ходу прямой волны. Неоднородности эти ориентированы более или менее хаотически. Поэтому их излучение может быть более или менее ориентированным или совсем хаотическим.

4_
Таким образом и рассеяние и поглощение возникают из одного и того же элементарного источника. Это разный отклик одной общей неоднородности на проходящую волну. Общая потеря (1/Q) прямой волны за поглощение и рассеяние может быть описана как совокупность двух обратных добротностей: поглощения 1/Qa и рассеяния 1/Qb

1/Q=1/Qa+1/Qb
5_
Каково же соотношение между этими компонентами затухания прямой волны, между 1/Qa и 1/Qb ?
Среда реагирует на волны. А пришла эта волна из очага или это рассеянная волна – для среды это не имеет значения. Это значит, что истинное поглощение и рассеяние в коде такие же, как и в прямой волне. Но наблюдения показывают, что формально вычисленная добротность коды 1/Qc выше, чем добротность, полученная из прямых волн. А дело в том, что прямая волна получает свою энергию из очага взрыва или землетрясения, один раз. При распространении прямая волна только теряет ее двумя способами. Кода теряет столько же – но она непрерывно получает энергию от рассеяния прямой волны. Поэтому кажущаяся добротность коды Qc, вычисленная формально по коде, может быть описана как
1/Qc=1/Q-1/Qb=1/Qa
То есть затухание коды - это истинное поглощение. Потому что потери на рассеяние компенсируются. Затухание прямой волны в результате рассеяния 1/Qb можно вычислить как разность
1/Qb=1/Q-1/Qa
Можно ожидать, что соотношение между 1/Qа и 1/Qc, между рассеянием и истинным поглощением, будет зависеть от таких особенностей среды, как наличие или отсутствие флюидов, выраженной слоистости и др.

6_
Далее можно обсуждать конкретные ситуации и методические приемы.
Заметим, что прямая волна и кода, распространяясь в одном и том же слое, видны на разных участках времени пробега. Так, на станции Гарм и прямая волна и кода испытывают сильное затухание при распространении в верхней коре. В прямой волне это ограничено пробегом 8 сек. А в коде при 18 Гц – 9 сек, при 2,5 Гц – 23 сек, при 0,3 Гц – 100 сек. В иных регионах и на других станциях это будут другие значения времен пробега. Очевидно нужно рассматривать значения добротности 1/Q и 1/Qc не с одинаковыми временами пробега - а на при распространении на других временах, но в том же слое.

В низких частотах возникают специфические ситуации. Предположим, что верхний слой имеет толщину 5 км. Тогда, что прямая волна с частотой 0,3 Гц имеет длину волны 7-8 км, и выходит за пределы верхней коры. При этом наша модель уже не соблюдается. Поэтому добротность коды низких частот уже нельзя считать присущей верхнему слою.

Наконец вспомним, что для определения добротности требуется исключить расхождение из общего затухания. Не всегда имеются детальные скоростные разрезы чтобы вычислить расхождение. И тогда делаются более или менее правдоподобные допущения. Значение добротности получает факторную погрешность, кроме обычного случайного разброса. Оценивая надежность конечного результата, надо не забыть про этот фактор.
17 февраля 2017 г.

  В.И.Халтурин и Т.Г.Раутиан >>

Добавить отзыв

Ваше имя:
Ваш email:
Ваш отзыв:
Введите число, изображенное на картинке:

Все отзывы

Последние отзывы:
Фотогалерея

(c) 2008-2012. Контактная информация