قوة الدمار في الموجات الزلزالية: أنواعها وخصائصها

محتويات

1. الموجات الزلزالية الأكثر تدميراً
2. الموجات الأولية (P-Waves)
3. الموجات الثانوية (S-Waves)
4. الموجات السطحية
   1. موجات لوف
   2. موجات رايلي
5. أسرع الموجات الزلزالية
6. تصنيفات الموجات الزلزالية الرئيسية

أشد أنواع الموجات الزلزالية ضرراً

تُعدّ الموجات السطحية أكثر أنواع الموجات الزلزالية فتكاً. تظهر هذه الموجات عادةً عندما يكون مصدر الزلزال قريباً من سطح الأرض، ثم تنتشر من مركز الزلزال إلى الخارج، لكن بسرعة أقل من الأنواع الأخرى، تبلغ سرعتها حوالي 2.5 كم/ثانية. مع ذلك، فإن سعتها قد تكون أكبر بكثير، مما يسبب دماراً هائلاً. [1]

تُحدث الموجات السطحية تأرجحاً للأجسام على سطح الأرض، مسببة ارتفاعها وسقوطها، مما يؤدي إلى تدمير المباني والمنشآت. هناك نوعان رئيسيان من الموجات السطحية: موجات لوف وموجات رايلي. [1]

دراسة الموجات الأولية

الموجات الأولية (P-Waves) هي موجات زلزالية تنتشر بسرعة الصوت، كالموجات الصوتية في الهواء. بسبب سرعتها العالية، تكون أول ما تُسجل بواسطة أجهزة قياس الزلازل قبل حدوث الزلزال. [2]

تتميز هذه الموجات بقدرتها على الانتقال عبر الأوساط الغازية، والسائلة، والصلبة، على عكس بعض الموجات الأخرى التي تنتقل فقط عبر المواد الصلبة مثل الصخور. [3] تُعرف أيضاً باسم موجات الضغط، لأنها تنتشر عبر المواد عن طريق ضغط وتمدد متكرر، مما يُسبب اهتزازاً لجزيئات المادة، وتكون حركة هذه الجزيئات موازية لاتجاه انتشار الموجة. [2]

تحليل الموجات الثانوية

الموجات الثانوية (S-Waves) موجات زلزالية عرضية، أبطأ من الموجات الأولية، لكن سعتها أكبر، مما يسبب دماراً كبيراً. لكن هذا النوع من الموجات لا ينتقل عبر الهواء أو الماء. [2]

تُسمى أيضاً موجات القص، حيث تكون حركة جسيمات المادة عمودية على اتجاه انتشار الموجة. [2]

فحص الموجات السطحية

الموجات السطحية (Surface waves) تظهر عندما يكون مصدر الزلزال قريباً من سطح الأرض، حيث تنتشر مباشرة تحت سطح الأرض. سرعتها أقل من الموجات الأولية، لكن سعتها أكبر بكثير، مما يجعلها أكثر أنواع الموجات الزلزالية تدميراً. [2]

تنقسم الموجات السطحية إلى نوعين رئيسيين:

خصائص موجات لوف

سميت موجات لوف نسبةً للرياضي البريطاني أغوستوس لوف (A.E.H. Love) الذي وضع نموذجها الرياضي عام 1911م. وهي أسرع أنواع الموجات السطحية، موجات عرضية تتحرك من جانب إلى آخر على سطح القشرة الأرضية، مسببة حركة أفقية، أي اهتزازاً للأرض عمودياً على اتجاه انتشارها. [4, 5]

تتشكل موجات لوف نتيجة تفاعل موجات (S) مع سطح الأرض، وتختلف سعتها باختلاف الموقع، فأكبر سعة تكون على السطح، وتقل مع زيادة العمق. وهي موجات تشتتية، أي أن سرعتها وعمق انتشارها يعتمدان على التردد، حيث تنتشر بسرعة أعلى وعمق أكبر في الترددات المنخفضة. [6]

دراسة موجات رايلي

سميت موجات رايلي نسبةً للعالم جون رايلي (John Rayleigh) الذي تنبأ بوجودها رياضياً عام 1885م. معظم الاهتزازات الزلزالية التي نشعر بها هي موجات رايلي، والتي قد تكون أكبر بكثير من الموجات الأخرى. [4]

تتحرك موجات رايلي على الأرض بشكل مشابه لأمواج الماء في البحيرة أو المحيط، مسببة حركة سطح الأرض صعوداً وهبوطاً، ومن جانب إلى آخر في نفس اتجاه انتشار الموجة، أي أن الحركة تكون في اتجاه انتشار الموجات وعمودية في المستوى الرأسي، بشكل بيضاوي تدريجي. [5]

موجات رايلي أيضاً موجات تشتتية، تقل سعتها بزيادة عمق انتشارها، يزداد عمقها بانخفاض التردد. [6]

تحديد أسرع الموجات الزلزالية

الموجات الأولية هي أسرع الموجات الزلزالية، تصل سرعتها على سطح الأرض إلى 5-8 كم/ث، بينما تصل سرعتها داخل باطن الأرض إلى حوالي 13 كم/ث، لأن الوسط يكون أكثر كثافة وضغطاً. [3]

ثاني أسرع الموجات هي الموجات الثانوية، تُسمى ثانوية لأن أجهزة قياس الزلازل تسجلها بعد الموجات الأولية، وتتراوح سرعتها بين 3-4.8 كم/ث، أي ما يعادل 60% فقط من سرعة الموجات الأولية. [3]

تصنيفات الموجات الزلزالية الأساسية

الموجات الزلزالية (Seismic waves) هي موجات طاقة تنتقل عبر الأرض نتيجة انكسار مفاجئ للصخور داخلها، وتُسجل بواسطة أجهزة قياس الزلازل (Seismographs). [4]

هناك نوعان رئيسيان للموجات الزلزالية، لكل منهما طريقة حركة مختلفة:

• موجات الجسم (Body Waves): تنتقل عبر الطبقات الداخلية للأرض، وترددها أعلى من الموجات السطحية. تصل موجات الجسم من الزلزال قبل الموجات السطحية.
• موجات السطح (Surface Waves): تتحرك بالقرب من سطح الأرض عبر القشرة الأرضية، مثل أمواج الماء، وترددها أقل من موجات الجسم، ويمكن تمييزها بسهولة على مخططات الزلازل.