колебания, распространяющиеся в Земле от очагов землетрясений, взрывов и других источников. Вблизи очагов сильных землетрясений С. в. обладают разрушительной силой при доминирующем периоде в десятые доли сек. На значительных расстояниях от эпицентров С. в. являются упругими волнами.
Продольные С. в. (
Р) переносят изменения объёма в среде - сжатия и растяжения. Колебания в них совершаются в направлении распространения (
рис. 1, а). Поперечные С. в. (
S) не образуют в среде объёмных изменений и представляют собой колебания частиц, происходящие перпендикулярно направлениям распространения
волны (
рис. 1, б)
. В каждый момент и в каждой точке среды
сейсмические колебания удовлетворяют (для
Р и
S волн) волновым уравнениям (См.
Волновое уравнение)
. В однородной изотропной упругой среде скорости распространения продольных (а) и поперечных (в)
волн определяются формулами:
и
Здесь
, κ - модуль всестороннего сжатия; λ и μ - константы Ляме, причём μ называется модулем сдвига. Скорость продольных
волн больше поперечных.
Особенность распространения С. в. (упругих
волн в твёрдой среде) состоит в том, что при косом падении на поверхность раздела сред с различными параметрами (скоростями и плотностями)
волны одного типа, например продольной, возникают, кроме отражённой и преломленной продольных
волн (
рис. 2),
волны отраженные и преломленные поперечные. Вблизи поверхностей раздела в Земле возникают поверхностные С. в. При распространении неоднородной
волны SH вдоль горизонтального слоя возникает волна Лява (См.
Лява волны)
. В случае падения на граничную плоскость
волны Р в слое могут возникать отражённые
волны Р и
SV. При этом, если
а2 >
в2 >
а1 >
в1, где
a1 и
в1 - скорости в слое, a
a2 и
в2 - в неприлежащей среде, то как отражённая
Р, так и отражённая
SV при малом e
1 обладают свойством полного внутреннего отражения. В результате в слое формируются
волны Рэлея. Они, как и
волны Лява, обладают дисперсией скоростей.
Волны Рэлея возникают в полупространстве без слоистости. Тогда они не диспергируют и их скорость
с ≈ 0,9
в.
Волны Р и S распространяются из источника по объёму Земли. Они называются объёмными. Их амплитуда для однородной и изотропной среды убывает обратно пропорционально расстоянию. Поверхностные волны, распространяясь вдоль поверхности, обладают амплитудой, убывающей обратно пропорционально корню квадратному из расстояния. По этой причине в колебаниях от удалённых землетрясений по амплитуде доминируют поверхностные волны.
Благодаря изменениям свойств Земли с глубиной изменяются и скорости распространения объёмных С. в. Это приводит к их рефракции в недрах Земли.
Наблюдения на поверхности Земли над распространением С. в. позволяют исследовать строение Земли. Зависимость скорости распространения
волн Р и
S от глубины (
рис. 3) позволила выявить ряд оболочек "твёрдой" Земли. Подробности строения Земли см. в ст.
Земля.
Лит.: Саваренский Е. Ф., Кирнос Д. П., Элементы сейсмологии и сейсмометрии, 2 изд., М., 1955; Буллен К. Е., Введение в теоретическую сейсмологию, пер. с англ., М., 1966; Саваренский Е. Ф., Сейсмические волны, М., 1972; Бреховских Л. М., Волны в слоистых средах, 2 изд. М., 1973.
Е. Ф. Саваренский.
Рис. 1. Блок-диаграмма колебаний в продольной (а) и поперечной (б) сейсмических волнах.
Рис. 2. Отражение и преломление продольных волн (Р) на границе раздела.
Рис. 3. Зависимость скорости продольных (Р) и поперечных (S) волн от глубины Земли.