Сейсмические морские волны. Цунами - Мурти Т.С.
Скачать (прямая ссылка):
В работе Билхама и Кинга [80] рассмотрены последние достижения в создании тензометров и проведено сравнение их преимуществ и недостатков с другими геофизическими приборами. Особое внимание они уделили частотным и амплитудным характеристикам тензометров. Были рассмотрены и новейшие лазерные интерферометры. О самых последних достижениях в области сейсмического приборостроения можно узнать из работ Плесингера [521], Фогеля [663], Уилмора [702], Беркхмера
322
[75], Хьюсби [247], Бонже и Мюллера [85], Хьюсби и Бан-гама [248], Вайхерта [679] и Смита [582].
Кратко остановимся на описании подводного сейсмографа, созданного Коресавой [333]. Как показано на рис. 6.2, система состоит из электродинамического преобразователя вертикальной составляющей, транзисторного усилителя, осциллографа, часов, гальванометра и записывающей фотоаппаратуры, которая приводится в действие небольшим мотором. Все это помещено в металлический цилиндр, к которому прикреплены тяжелые грузы, удерживающие прибор на дне океана. Кроме
' .—- 2
Рис. 6.2. Подводный сейсмограф [333].
/ — датчик, 2 — усилитель, 3 — часы, 4 — отметчик времени, 5 — электрическая батарея, 6 — барабан, 7 — гальванометр, 8 — лампа, 9 — мотор.
этого, прибор снабжен поплавком и оборудованием для всплытия после того, как груз отделен от прибора. Когда наблюдение закончено, прибор всплывает на поверхность океана и подает сигнал с помощью устройства, также входящего в комплект сейсмографа.
Нагумо и другие [472] дали детальное описание этого донного сейсмографа, а в работе Кишинойе [325] приведены сведения о его модификации. Усовершенствованный сейсмограф позволяет записывать не только вертикальные движения морского дна, но и другие компоненты движения (широтную и долготную).
Юинг [155] описал телеметрический донный сейсмограф, который можно установить или на дне моря или в осадочных породах, а Арнетт и Ньюхауз [59] описали донный сейсмограф, разработанный компанией «Тексас Инстраментс» при реализации проекта «vela uniform» в исследовательских лабораториях ВВС Кембриджа. Этот прибор использовался при изучении энергии акустических волн, генерируемых землетрясениями
21*
323
или взрывами на границе раздела воды и грунта. Следует упомянуть еще одну важную работу, связанную с описанием донных сейсмографов. Это работа Саттона и других [607], в которой содержатся сведения о сейсмических и геофизических измерениях у дна океана, проводимых сейсмическими обсерваториями. Наконец, в работе Браднера и других [90, с. 1906] рассмотрен вопрос о надежности сейсмических измерений, выполняемых у океанского дна, и описаны пути ее повышения. «Движения корпусов сейсмометров, вызываемые океанскими течениями, термическая конвекция либо механические смещения отдельных узлов сейсмометра могут быть причиной погрешностей на истинных спектрах сейсмических волн. Например, термическая конвекция может вызываться диссипацией тепла в электронных частях прибора. Легче всего справедливость спектров можно проверить, выполнив детальный анализ спектров, полученных синхронно с двух соседних донных приборов, регистрирующих все три составляющие движения».
Измерители цунами
В Гавайском институте геофизики разработаны сложные и тонкие приборы для записи цунами в открытом океане. Этому вопросу посвящены работы Витусека [662] и Витусека и Миллера [660], в которых отмечается, что эти приборы дают возможность измерять цунами в открытом океане при глубинах до 6000 м. Филлу [163, 164] описал глубоководные датчики, основанные на использовании манометра Бурдона, а Хомма и другие [238] привели в своей работе частотные характеристики подводных датчиков.
В работе Беньоффа и Гутенберга [71] описан переносной самописец цунами. Снодграсс [583] рассмотрел преимущества и недостатки берегового самописца для записи низкочастотных океанских волн, Ван Дорн [646] сообщил о долгопериодном волнографе для диапазона 10—105 с, а статья Ларсена [347] посвящена описанию электромагнитного поля длинных и промежуточных морских волн.
Микробарографы и аэрологические данные, используемые для прогноза цунами
Вопросы изучения цунами с помощью аэрологии и связанные с этим проблемы будут рассмотрены в соответствующих разделах. Здесь мы остановимся лишь на кратком описании некоторых микробарографов, которые можно использовать для записи флуктуации давления в атмосфере, вызываемых любым возмущением.
324
Ван Дорн [647] описал низкочастотный микробарограф, который использовался в Скрипсовском институте океанографии в Ла-Холья, Калифорния. Его гидравлическая система фильтров позволяет отфильтровать высокочастотные всплески и атмосферный прилив. Разрешающая способность прибора составляет ±0,05 мбар, а предел чувствительности достигает 0,1 мбар. Донн [142] дал описание микробаровариографа с разрешающей способностью до 0,02 мбар.
Хайнс [229, с. 72] предположил, что внутренние гравитационные волны в атмосфере можно было бы использовать для прогноза цунами. «Цунами зарождаются при землетрясениях, происходящих под дном океана или на его границах. Только на мелководье, чаще всего у самых берегов, где энергия волн должна переноситься относительно малой массой воды, цунами имеет большие высоты волн. В открытом океане волны цунами мало заметны, так как, хотя они и могут, возможно, достигать амплитуды в несколько метров, расстояние по горизонтали между ее пиком и подошвой составляет многие километры. Именно потому, что в открытом океане их трудно фиксировать, прогноз появления этих волн у берегов затруднен. Однако по мере распространения цунами оно должно вызывать смещение нижних слоев атмосферы и в свою очередь атмосфера должна отвечать на это возмущение образованием гравитационной волны. Параметры этих волн таковы, что они относятся к классу внутренних волн и, следовательно, растут с высотой по экспоненциальному закону. Подъем на несколько метров у поверхности воды мог бы привести к колебанию в несколько километров в ионосфере, и подобные амплитуды волн едва ли останутся незамеченными при организации специальных наблюдений. Таким образом, мы приходим к следующему умозрительному вопросу: если мы хотим проследить распространение волны цунами и таким образом предсказать с какой-то уверенностью ее разрушительный натиск, то не лучше ли было бы для нас установить постоянное наблюдение за ионосферой»?
