宜宾地震,成都为何能提前61秒预警?李永乐老师讲地震预警原理(上)

作者: admin 分类: 科学 发布时间: 2021-09-09 15:23

        各位同学大家好,我是利用的老师。在6月17号的时候,四川省宜宾市发生了六级地震,成都市呢提前一分钟就进行了地震预警。嗯。有小朋友就问我说地震预警到底是怎么回事儿呢?之前我们讲过地震的原理,这回我们再来仔细讨论一下到底什么是地震预警。地震预警啊和地震预报是不一样的,地震预报是在地震发生之前告诉大家要地震了,而地震预警是在发生之后警告周边的人,地震马上就要来了。

        那么地震预警的基本原理啊,它的提出者是谁?地震预警的提出者啊是在1868年的时候,有一个美国的地震学家。这个美国的地震学家呢名字叫做库珀啊,这个库珀呀当时发现很多地震给大城市造成了很大的灾难。他就想我们能不能通过一种方式告诉大家紧急避险呢就提出了地震预警的原理。它基本原理是这样啊,比如说呢美国有一个城市啊,这城市叫霍利斯特和金沙地震。那么霍利斯特旁边呢有一个大城市,这大城市呢就是旧金山啊,旧金山一旦要地震了,就会造成很大的灾难,对吧?然后他就说我们可以这样进行预警。首先呢假如在霍利斯特底下有一个地方发生了地震,那地震波就会传。最早呢他会传到霍利斯特,因为霍利斯特离这近嘛,对不对啊?需要一段时间,T一这地震波就到了T一了。

        然后霍利斯特的人呢收集这个信息之后进行处理,确认是地震,这是时间T2。然后他再把这个地震的信息传播给B他通过什么方式呢?通过电磁波的方式。电磁波这个概念当年刚刚提出啊,1862年的时候啊,麦克斯韦他提出电磁波的概念,当时人们还没有证实电磁波到底是不是存在的。他又提出了这么一个设想,电磁波的速度非常快,对吧?所以时间T3非常短。所以这样一来呢,我就可以更快的让B知道已经要地震了,对吧?地震波过了一会儿可能才传播到B啊,这个时候呢时间是T4,只要T1加T2加T3的时间比T4要短,那B就可以在地震。过来之前知道要地震,他就可以。

        怎么样可以告诉我所有的市民啊,比如用一个钟楼敲钟的方式告诉所有市民,地震要来了,赶紧躲避,对吧?这就是基本的原理啊。如果我们把这个原理啊仔细的再说一下啊,详细的原理到底是什么样的,我们来仔细解释一下。首先呢我们先说啊地震波呀分为两种。在地震发生的时候,它会以波动的形式把这种能量传递到地面上。啊,分为两种波。第一种波呢叫做P波,P波也叫纵波,会引起建筑物和人上下的这样的一个运动。P波的特点是什么呢?首先它速度比较快,比如说在某些岩石地层速度可以达到7千米每秒啊,速度比较快,但是呢它破坏力比较小,它的破坏力啊比较小。还有一种波叫S波,S波呢也叫横波,它可以引起这个建筑左右的摇摆。

        这个锅相对来讲速度是比较慢的,它的速度是4千米每秒。但是一旦到达地面上,它的破坏力是很大的,破坏力大。所以我们重点是要防这个S波,只要在S波到达之前,我们能够进行预警就可以了,对不对?那好,我们来具体计算一下这些个时间。首先呢在地面下某点发生了一次震动。我们假设呢这个震源到地面的距离叫H。

        啊,叫H这样一来我就可以计算T一这个时间了。T一这个时间是什么呢?是P波到达A点的时间,因为P波速度快,它先到A点对吧?这个时间T一有多大呢?应该是用距离H除以P波的速度,V一是不是也就是H除以7千米每秒?好,这就是P波到达A点,到达A点之后,我就可以进行处理了。进行处理的时候啊,这个处理的速度取决于你的计算机系统和算法,对吧?现在呢世界上最先进的啊处理速度大概需要2秒钟就2秒钟,我才能确认这个东西,它是地震,而不是其他的扰动,对吧?然后我就用电磁波的形式把它发射出去。那我们知道电磁波发射啊,这个时间是非常短的啊,因为呢电磁波速度是光速,我们可以认为这个时间基本上是0,它就可以传播到B处了。好B呢?呃,S波传播到B这也需要时间,这个时间就是T4地震真正到达B的时间,这个时间有多长呢?应该用斜边的距离,再除以S波的速度。我们假设竖着的高度是H而A和B之间的距离呢,我们设它为R啊,这样一来斜边就是什么?就是根号下H方加R方是勾股定理,对吧?再除以一个横波速度就行了。

        所以这个数就是根号下H方加R方再除以一个4千米每秒。好了,这些玩意儿我们都处理完了之后,最后我们就可以得到预警的时间了。也就是说B处啊可以怎么样啊,可以在地震波到达之前就知道有地震啊,这个时间有多长呢?应该是地震波到达的时间减去。T1加T2加T3对吧?啊,这个时间越长地预警的时间就会越长,作用呢也就越大,是吧?比如说我们来看这次宜宾的地震啊。这次呢宜宾的地震,它的正中啊是在宜宾附近啊,它的镇原深度是16千米16千米,而正中和成都之间距离R呢啊就这是正中,这是成都,对吧?这个距离大概是261千米261千米,所以我们带进去算啊,我们首先算这个T1T1,就是P波到达正中的时间。这个时间呢我们用16千米再除以一个7千米每秒。

        大概得到的是2.3秒,然后呢T2我们就取2秒钟啊,T3我们就取0T4呢啊T4我们带入这个数据预算是65.4秒。好,然后呢我们用T4减去T1加T2加T3就可以得到预警时间了。这个预警时间是多长呢?是61.1秒。这就是为什么成都可以提前一分钟左右就可以告诉大家要地震了。

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