Seismilised lained

• Seismiline laine on elastsete deformatsioonide laineline levimine maapinnas.
• Seismilised lained on lained, mis levivad Maa sisemuses või piki selle pinda.

Tekkimine:

Seismilised lained tekivad maavärisemise tagajärjel, kas looduslikult või tehislikult. Maavärisemine on maapinna äkiline tõuge või vibratsioon. See võib olla põhjustatud Maa sisepingete, vulkaanipursete või inimtegevuse poolt (nt plahvatused).

Maavärina kolde kohal maapinnal paikneb maavärina epitsenter, kus maavärin on kõige tugevam.

Koldest hakkavad levima energiat kandvad lained, mis põhjustavad suuri kahjustusi ümbritsevas piirkonnas (levikusuurus oleneb maavärina tugevusest).

Liigitus:

Seismilised lained jagunevad pikilaineteks ehk P-laineteks, ristlaineteks ehk S-laineteks ning pinnalaineteks. Piki- ja pinnalaineid nimetatakse kehalaineteks ehk ruumilaineteks ja nad levivad sfäärilise frondina nagu helilained õhus. Pinnalained levivad nagu vettevisatud kivist eemale liikuvad veelained. Kui laine poolt kantud energia jõuab kahe füüsikalistelt omadustelt erineva keskkonna piirpinnani, jaguneb see kaheks: piki- ja ristlaine poolt kantuks. Seismilised laineid levivad erinevate kiirustega. Kõige kiiremini levivad pikilained (kuni 13 km/s). Ristlained on aeglasemad (kuni 7.3 km/s) ning kõige aeglasemad on pinnalained. Primus (inglise k. primary) ja Secundos (inglise k. secondary) lainenimetuste ees pärinevad ladinakeelsetest sõnadest ning viitavad sisuliselt nende lainete päralejõudmise järjekorrale seismograafini. Lainete saabumisaeg on seotud levikukiirusega, mis ei sõltu maavärina intensiivsusest, vaid läbitava keskkonna tiheduse st, olekust ja elastsetest omadustest - mida kergem on materjali deformeerida, seda aeglasem on laine.  

Liigid:

1. Seismilised pikilained:

   • Kõige kiiremini levivad seismilised lained (kuni 13 km/s)

   • Sarnased helilainetele

   • Kõrge sageduse ja lühikese lainepikkusega pikilained

   • Levivad nii tahketes ainetes kui ka vedelikes

   • Maapind võngub nende toimel edasi-tagasi

   • Tekitavad maapinnas väikeseid muutuseid

     

2. Seismilised ristlained:
   • Kõrge sageduse ja lühikese lainepikkusega ristlained
   • Aeglasemad lained kui seismilised pikilained
   • Vedelikes levida ei saa, levivad tahkistes
   • Põhjustavad müüride ja tarade paindumist S-kujuliseks
   • 
3. Seismilised pinnalained:
   • Kõige aeglasemini levivad seismilised lained
   • Levivad mööda maapinda
   • Sarnanevad lainetele veekogudes: maapinna osad liiguvad mööda ringikujulisi trajektoore nagu veeosakesed
   • Põhjustavad maapinnal kõige suuremaid purustusi
   • Jagunevad omakorda:
     • Reiyleigh lained - vertikaalplaanis osakeste ellipsoidaalne veerev liikumine. Sarnaselt veelainetele väheneb osakeste liikumisamplituud sügavuse suunas, kuid sõltuvalt lainepikkusest: 10 m pikkuse laine amplituud väheneb poole võrra 6 m sügavusel, 20 m pikkuse laine amplituud poole võrra 12 m  sügavusel.
     • Love lained - osakeste liikumine toimub horisontaalselt ja risti pinnalaine levimise suunale.

• P-lainete puhul toimub kivimi osakeste laineline kokkupressimine ning venitamine lainete leviku suunas ehk nad on kivimkeha ruumala muutvad lained.
• S-lainete puhul toimub kivimite deformatsioon ja võnkuv liikumine risti lainete leviku suunale ehk nad on keha kuju muutvad lained.
• Pinnalainete levikuga seotud purustused on kõige suuremad, kuna nad tekitavad kõige suurema amplituudiga liikumisi maapinnal ja aeglase levikuga kestab nende mõju mistahes piirkonnas kõige kauem.

Mõõtmine:

Seismilisi laineid mõõdetakse seismomeetriga ehk seismograafiga. Seismiliste lainete uurimisel põhineb seismoloogia. Tuhandeid kilomeetreid läbivad lained deformeerivad läbitavat keskkonda elastselt ja seismomeetri abil saab katkematult registreerida nende lainete saabumisaega, amplituudi ja faasi. Seismograaf  kirjutab üles seismogrammi, millel on näha maapinna võnkumise graafik. Selle abil saab otsustada maavärina tugevuse üle. Mitmes erinevas seismojaamas registreeritud seismogrammide järgi on võimalik kindlaks teha maavärina epitsentri asukohta.

Seismograaf:

Pildil olev seismomeeter registreerib maapinna vertikaalseid võnkumisi. See koosneb suure massiga vedrupendlist ja pöörlevast paberirullist. Kui maapind liigub üles-alla, siis vedru otsas rippuv kuulike püüab inertsuse tõttu jääda paigale ja hakkab maapinna suhtes liikuma erinevalt. Kuulikese küljes olev pliiats joonistab paberirullile maapinna võnkumise kuulikese suhtes. Tavaliselt on seismoloogilistes vaatlusjaamades instrumendid maapinna liikumiste mõõtmiseks kolmes erinevas suunas: vertikaalselt üles-alla, horisontaalselt põhjast-lõunasse ja läänest-itta.

Seismogramm:

Kui on fikseeritud maapinna vertikaalsed ja horisontaalsed võnkumised, siis võib nendest välja lugeda kõikide kolme liiki seismiliste lainete saabumiste ajad. Kõige pealt jõuavad pikilained (1), seejärel ristlained (2) ja viimasena pinnalained (3). Kuna erinevat tüüpi seismiliste lainete kiirused on teada, siis saab nende järgi kindlaks määrata kauguse maavärnia epitsentrist. 

Animatsioon!

Kasutatud allikad:

1. http://et.wikipedia.org/wiki/Seismilised_lained
2. http://www.physic.ut.ee/~ly/xklass/pt9.html
3. http://www.horisont.ee/node/506
4. http://lepo.it.da.ut.ee/~arps/maateadus/MT_maavarinad_seismika.htm
5. google'i pildid
6. http://www.school-portal.co.uk/GroupDownloadFile.asp?file=21415