Основы спектральной сейсморазведки и многое другое...
О нас Услуги Оборудование Книги по теме Примеры Связь Карта Форум Видео En

 приобрести книгу 

Исходная информация

Сейсморазведка - это геофизический метод, использующий информационные возможности поля упругих колебаний. Но как охарактеризовать - что такое поле упругих колебаний?

Например, электрическое поле характеризуется электрической напряженностью, электрическим сопротивлением среды... Параметры этого поля определимы с помощью датчиков - амперметров, вольтметров. Датчик - это устройство, с помощью которого можно измеряемую субстанцию соотнести с эталоном, находящимся в Палате Мер и Весов. В этой Палате есть эталоны тока, напряжения, и поэтому показания амперметра и вольтметра могут претендовать на объективность.

То есть, параметры электрического поля могут быть определены на нормальном метрологическом уровне. Носителем электрического поля являются заряженные частица, которые могут быть выявлены и изучены.

Примерно всё в таком же духе обстоит и во многих других областях физии и геофизики. За исключением поля упругих колебаний и, соответственно, сейсморазведки.

Изначально поле упругих колебаний воспринималось как звук. То есть как субстанция, воспринимаемая с помощью органов слуха. С помощью органов слуха возможно сравнить два источника звука по громкости (по интенсивности), а также определить спектр звука. В частности, ноту.

По мере возникновения электрической аппаратуры (начало ХХ века) появились микрофоны и динамики. Эта область знаний стала называться акустикой. С возникновением акустической аппаратуры, работающей в воде, появилась гидроакустика. Микрофоны, работающие в воде, называются гидрофонами. Изучение звука, распространяющегося в твердой среде, породило сейсморазведку, дефектоскопию, и в твердой среде принято звуковое поле называть полем упругих колебаний. Устройства, используемые для приема этого поля в твердой среде, называют сейсмоприемниками.

Однако с точки зрения метрологической корректности акустических измерений, и особенно, в твердой среде дело обстоит весьма неблагополучно. Так, базисные параметры поля упругих колебаний - это давление в акустической волне, а также параметры колебаний колеблющихся частиц в упругой волне - в эксперименте определены быть не могут. Эти параметры - амплитуда колебаний, скорость смещения колеблющихся частиц и траектория их движения, ускорение смещения частиц - определены быть не могут по причине отсутствия соответствующих эталонов.

Сложилась интересная ситуация. Датчики всех этих параметров существуют, и мы все хорошо их знаем. Это, например, датчики ускорения - акселерометры, датчики акустического давления... При их изготовлении на них составляют паспорта. А вот осуществить их метрологическую поверку невозможно. Потому что эталона-то нет!

Но если нет возможностей определить какие-либо базисные параметры поля упругих колебаний, то рушится всё здание аналитики поля упругих колебаний.

Родоначальником и создателем этой аналитики был французский физик и математик Симеон Дени Пуассон (1781-1840). Он решил волновое уравнение для продольных и поперечных упругих волн, и этот труд до сих пор является основой всей теории поля упругих колебаний. Пуассон сознавал и указывал на то, что математика становится инструментом физики лишь при условии, что аргументы уравнений могут быть определены в эксперименте. Сейчас же (во время Пуассона) это невозможно, и, следовательно, это ни в коей мере не теория, а лишь математизированная гипотеза.

Как уж это получилось, я не знаю, но гипотеза Пуассона воспринимается сегодня как теория, несмотря на то, что метрологическая база с тех пор совершенно не продвинулась. И так сложилось, что чисто умозрительная модель, не имеющая экспериментального подтверждения ни в одном пункте, стала основой и теоретическим обоснованием всей современной сейсморазведки.

Далее, совершенно неопределенными являются эти самые колеблющиеся частицы. В 30-х годах ХХ века считали, что носители поля упругих колебаний, эти колеблющиеся в упругой волне частицы - это не что иное, как молекулы или атомы среды, в которой распространяются упругие волны. Была как бы узаконена модель продольных волн. Она представляла собой цепочку этих элементарных частиц вещества, связанных между собой силами их ближнего взаимодействия (притяжения-отталкивания). То есть, некая как бы длинная линия (по аналогии с длинной линией в электродинамике, состоящей из цепочки конденсатор-индуктивность), состоящая из масс этих атомов или молекул и упругостей (пружинок), в качестве которых работают силы ближнего взаимодействия. Предполагалось, что в результате воздействия на первое звено этой цепочки, происходит последовательная передача этого воздействия от элемента к элементу. Таково было представление о природе акустической волны.

Такая длинная линия обладает собственной частотой, которая может быть посчитана, и предельная ее величина составляет для реальных сред примерно мегагерцы (106 Гц). Предполагалось, что при достижении частоты поля упругих колебаний этой величины, коэффициент передачи такой длинной линии будет стремиться к нулю. То есть, все реальные звукопроводящие среды перестанут быть звукопроводящими. Однако в 40-х годах уже появились источники поля упругих колебаний с частотами, достигающими 108Гц, а никаких признаков уменьшения коэффициента передачи не наблюдалось. Следовательно, надо признать, что эта гипотеза о природе акустической волны оказалась несостоятельной, и что нам неизвестно, что является носителями поля упругих колебаний.

Таким образом, на сегодняшний день метрологически корректно может быть определена только скорость распространения поля упругих колебаний и, возможно, его частотный спектр.

Для чего я это написал. Дело в том, что, изучая любую область физики, мы должны представлять себе, насколько состояние этой области знания соответствует принципам метрологии и методологии развития научного познания. Независимо от того, развиваем ли мы данную область знания или являемся только слушателями (студентами), мы должны постоянно помнить, что физика - это совокупность физических эффектов, и в физике нет ни одного момента, где бы была возможной вера в слово, в утверждение чего-либо без экспериментального подтверждения.

Для того, чтобы освоение материала шло как следует, студент должен быть готовым в любой момент спросить преподавателя, на каком основании он говорит то, что говорит. А преподаватель должен в любой момент быть готовым оправдаться за каждое сказанное слово экспериментом в лаборатории.


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: