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P파와 S파의 속도로부터 진원까지의 거리 구하기

작성자 Uploader : m3d29 작성일 Upload Date: 2016-09-02변경일 Update Date: 2022-04-28조회수 View : 5790

진원까지의 거리 구하기
관측점에서 P파와 S파가 도착하는 시간차이를 알면 P파와 S파의 속도차를 이용하여 진원까지의 거리를 구할 수 있다. 관측점과 진원까지의 거리를 D라하고 P파와 S파의 속도를 각각 Vp(약 5~8km/s), Vs(약 3km/s)라 하면 각 파가 관측점까지 도착하는 데 걸리는 시간 tp, ts는 다음과 같이 계산할 수 있다.

tp = D/Vp, ts = D/Vs

이로부터 두 파가 관측점에 도착하는 시간차는 Δt = ts - tp = D/Vs - D/Vp 이고 이를 D에 대하여 정리하면 D = Δt*Vs*Vp / (Vp-Vs) 가 된다.

지진파에 대한 '야후-사전'의 설명은 다음과 같다.

지진의 발생으로 진원(震源)이나 진앙(震央)에서 사방으로 퍼지는 파동. 탄성파의 하나이다. 지진파는 매질(媒質) 내부를 3차원적으로 전달하는 중심파와 지구 표면을 따라서 전파되는 표면파로 구분되며 중심파에는 P파(primary wave)와 S파(secondary wave)의 2종류가 있다. P파는 매질의 입자가 진동하는 방향과 파동의 진행방향이 같은 종파이며, S파는 매질의 입자가 파동의 진행방향과 수직으로 진동하는 횡파인데, 매질이 고체일 경우에만 전달된다. P파의 전파속도가 S파의 전파속도보다 크며 그 비율은 푸아송비(比)에 따라 변한다. 지각이나 상부 맨틀을 구성하는 암석의 푸아송비는 0.25 정도로 여겨지며 이때 속도비는 1.73 정도이다.
중심파는 지각과 맨틀 사이의 불연속면에서 반사·굴절을 되풀이하며 전달되어 가는데, 중심파의 전파방식을 관측함으로써 지구 내부에서의 P파와 S파의 속도분포를 추정할 수 있다. 이때 관측에서 얻어지는 주시곡선(走時曲線)을 이용한다.
주시곡선은 지진이 발생한 뒤 지진파가 전달되는 시간과의 관계를 나타낸 곡선이며 20세기초 독일의 지진학자 J.E. 비헤르트 등이 관측으로 얻어진 주시곡선을 통해 몇 가지 가정을 하여 지구 내부의 지진파의 속도분포를 결정할 수 있다는 것을 밝혔다.
표면파는 지표 부근의 점이 세로 방향으로 긴 타원을 그리듯이 진동하는 L파(long wave) 또는 장파라고 하며, 지진파 가운데에서 가장 속도가 느리지만 진폭은 가장 커서 대부분의 큰 지진피해는 L파에 의하여 발생한다. 레일리파(Rayleigh wave)와 러브파(love wave)의 2종류가 있으며, 천발지진의 경우 효과적으로 발생한다. 표면파는 지표를 따라 2차원적으로 전파하는 것으로 중심파에 비해 파동에너지의 감쇠비율이 낮다. 표면파가 분산을 보이는 성질을 이용, 지구 내부의 속도분포를 추정할 수 있고, 분산곡선은 지하의 구조가 주어지면 결정될 수 있는 것으로, 관측으로 분산곡선을 구하면 지하의 매질 구조를 추정할 수 있게 된다. 실제로는 존재할 듯한 몇 개의 구조모델에 대해 분산곡선을 계산하고, 가장 관측에 적합한 모델을 골라내는 방법을 취하고 있다.
진앙에서 비교적 떨어진 곳에서 지진의 진동을 느낄 때 처음에는 작게 진동하고, 점차 진동이 심해지며, 그 다음 다시 천천히 진동하는 것을 느낄 수 있다. 이것이 각각 P파·S파·표면파에 해당한다. 진앙 가까이에서는 표면파는 중심파 속에 섞여 있으므로 식별이 곤란하며 일반적으로 S파의 진폭이 가장 크다. 진앙에서 멀어짐에 따라 표면파는 감쇠가 적므므로 최대진동이 된다.

*** 참고문헌[References] ***

참고문헌[References]

D = Δt*Vs*Vp / (Vp-Vs)

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