Переход на стартовую страницу книги Гликмана А.Г. "Спектральная сейсморазведка - истоки и следствия"
О нас Услуги Оборудование Книги по теме Примеры Связь Карта Форум Видео En
 приобрести книгу 

15.2. Еще раз о сути продольных и поперечных волнах

     В начале XIX века, в качестве исходного момента, Пуассон предположил, что процесс распространению продольных упругих волн можно уподобить распространению смещения вдоль цепочки, состоящей из шариков, соединенных пружинками. В дальнейшем, с развитием учения о веществе, эта модель воспринималась как цепочка, состоящая из отдельных молекул, которые и считались носителями или проводниками поля упругих колебаний. Силы взаимодействия между молекулами уподоблялись действию пружинок. Такова была модель продольных волн или волн давления. При совпадении направлений воздействия и реакции, то есть, смещения можно говорить о том, что имеет место чисто активный, реальный процесс, так как энергетика его определяется произведением силы воздействия на путь смещения и на косинус угла между ними, который в данном случае равен единице. Это все в пределах отдельной цепочки.
     Поскольку количество таких "цепочек" очень велико, то, в общем случае, любое воздействие на "шарики" в нормальном направлении вызывает также и тангенциальное их смещение. Смещение носителей в направлении, ортогональном воздействию - это модель волн поперечных. Здесь косинус угла между силой и смещением равен нулю. То есть имеет место чисто мнимая энергетика.
     Но вот со временем оказалось, что гипотеза того, что носителями поля упругих колебаний являются атомы, не оправдалась. Дело в том, что цепочка, состоящая из совокупности масс и упругостей, может транспортировать упругое воздействие, частота которого не может превышать некоторой предельной частоты fmax. Если считать, что единичная масса равна массе атома, а упругость определяется силами междуатомного взаимодействия, то, как было подсчитано, предельная частота поля упругих колебаний, распространяющегося в твердых средах, не должна превышать скольких-то мегагерц. В учебниках 30-х годов ХХ века утверждалось, что когда будет достигнута частота акустического воздействия такого порядка, то мы увидим предел, выше которого сигнал не распространяется. Однако когда где-то в 40-х годах были достигнуты частоты акустического воздействия порядка 108 Гц, никаких признаков уменьшения звукопроводности не наблюдалось. Из этого был сделан вывод, что элементарные частицы среды - атомы и молекулы - носителями поля упругих колебаний не являются.
     Таким образом, что является носителями (проводниками) поля упругих колебаний - осталось неясным. И когда говорят о колеблющихся частицах в акустической волне, то это чисто абстрактное понятие. Никаких таких частиц не существует. А параметры абстрактной, конкретно неощутимой субстанции нельзя, естественно, и померить. И не случайно не существует датчиков параметров движения этих самых колеблющихся частиц.
     Тем не менее, предположив наличие двух взаимно ортогональных составляющих смещения колеблющихся частиц, Пуассон заложил основу того, чтобы относиться к полю упругих колебаний как к функции комплексного переменного. При этом совершенно логично было бы относиться к продольным волнам как к реальной части поля, а к поперечным - как к мнимой. Однако этого не произошло, и свойства всех типов упругих волн, рассматриваемых в существующей теоретической акустике и сейсмике рассматриваются на реальной оси.
     Это выражается, в частности, в том, что идет бесконечный спор о том, какие волны затухают быстрее. А ведь затухание мнимой части поля (любого поля) несоизмеримо меньше затухания реальной части. Собственно, затухание как показатель перехода энергии поля в тепловую энергию для мнимой составляющей поля просто отсутствует. В этом можно убедиться на целом ряде примеров. Чисто мнимый процесс - движение маятника. Там усилие (натяжение нити) всегда ортогонально движению маятника. И если бы не было сопротивления воздуха движению грузика маятника, то движение маятника было бы вечным. Если кто наблюдал движение маятника Фуко в Исаакиевском соборе в Петербурге, тот наверняка отмечал чрезвычайно низкий уровень затухания его движения. Иначе говоря, наличие сопротивления воздуха делает косинус угла между результирующим вектором силы и направления движения отличным от нуля.
     Еще один приведем пример - затухание поперечных по самой своей природе электромагнитных колебаний. Всем радиолюбителям известен факт, заключающийся в том, что для связи между двумя радиолюбителями, находящимися по обе стороны Земли достаточно одноваттного (!!!) передатчика. Я думаю, что здесь даже комментировать не нужно.
     Что же касается затухания акустических колебаний, то в разделе 6.1 показано, как затухает сигнал в оргстекле (продольные колебания) и в стекле (поперечные).
     Но вот возникает вопрос - какова же связь поперечных колебаний со свойствами среды? Если скорость поперечных волн Vsh действительно определяется отношением модуля сдвига G к плотности среды 2 , то через какое соотношение выразить скорость Vsh в жидкостях и газах?

2 Согласно известного из теории упругости соотношения .


Обсудить статью 



При использовании материалов сайта ссылка на www.newgeophys.spb.ru обязательна Публикации о нас

Начало | О нас | Услуги | Оборудование | Книга 1 Книга 2 Книга 3 |  Примеры | Связь | Карта сайта | Форум | Ссылки | О проекте | En

Поддержка и продвижение сайта "Геофизпрогноз"


Rambler's Top100 Rambler's Top100

Реклама на сайте: