If you're seeing this message, it means we're having trouble loading external resources on our website.

Если вы используете веб-фильтр, пожалуйста, убедитесь, что домены *.kastatic.org и *.kasandbox.org разблокированы.

Основное содержание
Текущее время:0:00Общая продолжительность:9:22

Транскрипция к видео

Я хочу кратко объяснить вам, что такое преломление. Мы будем концентрироваться на сейсмических волнах, но принципы преломления в разных средах одинаковые для любых типов волн, например, световых. Давайте посмотрим. Пускай здесь будет «медленная» среда, через которую волны движутся на не самой большой скорости. А здесь будет «быстрая» среда. И, чтобы волны могли двигаться и в жидкостях, и в твердых телах, возьмем P-волны. «Медленной» может быть какая-нибудь жидкость, а «быстрым» — какое-нибудь твердое тело. Давайте я нарисую между ними границу. Итак, P-волна движется, допустим, через воду, строго перпендикулярно границе. Значит, она будет двигаться через «быстрый» материал в том же направлении, если попадет в границу перпендикулярно. И через «быстрый» материал пойдет быстрее, потому что «быстрый» материал плотнее, и молекулы в нем будут сталкиваться друг с другом быстрее. За одно и тоже время в более плотном материале волна пройдет большее расстояние, потому что молекулы будут быстрее сталкиваться друг с другом. Итак, здесь никакого преломления нет. Волна не отклонилась. Я напомню вам, что преломление — это отклонение волны. Отражение — когда волна «отскакивает» назад. Преломление — когда волна отклоняется. Я хочу, чтобы не было никаких сомнений. Если от этой границы между материалами волна «отскакивает» — это отражение. Но если волна проходит через границу, немного отклонившись — это преломление. Итак, эта Р-волна не преломилась. Но, если она пойдет под углом, сейчас я это изображу… Волну, подходящую под углом и направление, в котором она отклонится, можно представить как, например, автомобиль. Предположим, что это вид автомобиля сверху. У него есть колеса, которые в этом материале поворачиваются медленно. Например, это грязь и у колес нет хорошего сцепления, а в «быстром» материале у колес хорошее сцепление и они лучше поворачивают. Итак, что же произойдет, когда автомобиль попадет на разделитель? Нижнее правое колесо попадет в «быстрый» материал раньше остальных. Поэтому у него первым появится хорошее сцепление. А вот эти колеса, с левой стороны, останутся в грязи. И, поскольку это колесо будет двигаться быстрее, оно начнет поворачивать автомобиль. Из-за этого направление движения автомобиля изменится. Он будет двигаться приблизительно в эту сторону. То же самое происходит в волне. Если P-волна подходит к разделителю под углом, то приблизительно то же самое, что происходило с колесами, будет происходить на молекулярном уровне. Здесь можно провести аналогию с бильярдными шарами и тем, как они сталкиваются друг с другом. Я не буду распространяться здесь, потому что в разных случаях с разными материалами эти аналогии вас только запутают. Аналогия с автомобилем хорошо помогает понять, как и в каком направлении волна преломится. Надеюсь, я хорошо это объяснил. Итак, если волна переходит из «медленного» материала в «быстрый», она отклонится в этом направлении. Чтобы понять, куда отклоняется волна при переходе из «быстрого» материала в «медленный», можно вновь использовать аналогию с автомобилем. Предположим, что Р-волна подходит отсюда. Представьте на ее месте машину. Итак, это колесо, вот это верхнее правое колесо, застрянет в грязи первым. Из-за этого оно будет двигаться медленнее, а эти колеса, наоборот, быстрее. И машина повернет. В свою очередь, волна отклонится в эту сторону при переходе из «быстрого» материала в «медленный». Ну что ж, мы узнали, что такое преломление. Давайте теперь подумаем, что происходит, когда звуковые волны двигаются через Землю. Это поможет понять, из чего состоит наша планета. Предположим, что Земля состоит из одной среды, и где-нибудь неглубоко под поверхностью происходит землетрясение. Если бы у всей Земли была единая плотность, то Р-волны от землетрясения разошлись бы прямыми линиями во все стороны. Ничто не смогло бы их преломить. Они бы просто расходились прямыми линиями от места происшествия. Итак, мы знаем, что чем глубже мы уходим под землю, тем больше породы оказывается сверху. Ее вес сжимает породу под ней. И чем глубже, тем выше давление и выше плотность. Итак, пусть это будет однородная Земля. Подпишем это. Пусть она состоит из одного материала, ее плотность постоянна во всем объеме. Но, прежде чем мы поговорим о Земле, где плотность увеличивается постепенно, давайте рассмотрим более простой случай, в котором плотность увеличивается прерывисто, слой за слоем. Давайте я нарисую. Пусть это будет поверхность Земли. У нее самая маленькая плотность. Наименьшая. За ней будет другой, более плотный слой. А за ним будет следующий, более плотный слой. Вот так. А под ним будет еще более плотный слой. А следующий — самый плотный. Итак, Р-волна будет двигаться быстрее всего в самой плотной среде. То есть, она будет быстрее всего здесь, пойдет сюда, потом сюда. И, наконец, в наименее плотной среде окажется медленнее всего. Давайте подумаем, что будет, если Р-волна двигается под углом. Итак, Р-волна подходит под, например, таким углом. Она пройдет наименее плотный материал насквозь. Давайте я немного изменю угол. Что же произойдет, когда волна попадет в более плотный материал? Вернемся к нашему автомобилю. Это колесо сможет двигаться быстрее, чем остальные. Поэтому машина отклонится вниз и влево. И теперь она будет двигаться вдоль такой траектории. Итак, что же произойдет на границе сред? Давайте снова вернемся к машине. Это колесо будет двигаться быстрее остальных и первым отклонится в этом направлении. Теперь мы подошли к самому плотному. И, в очередной раз, колеса внизу будут двигаться быстрее колес сверху. И машина отклонится еще сильнее. Хорошо видно, что чем выше плотность материала, тем сильнее траектория отклоняется наружу. Если бы плотность менялась постепенно, увеличиваясь пропорционально глубине, и самая низкая плотность была бы здесь, а самая высокая — здесь, как бы выглядела преломленная волна? Траектория волны напоминала бы дугу. Приблизительно вот так. Р-волна постоянно преломлялась бы наружу. Здесь я приводил самый простой пример, в котором земля состоит из одного материала. Его можно отбросить ведь, очевидно, плотность породы увеличивается с увеличением глубины. Поэтому, возьмем другой пример. Пусть земля состоит из одного материала, но его плотность увеличивается ближе к центру. Как тогда будут двигаться Р-волны, или вообще любые сейсмические волны? Если землетрясение произойдет здесь, то волны, идущие строго вниз, пойдут прямо вниз. Мы помним, что волны не преломятся, если будут перпендикулярны границам материалов. Но волны, идущие под углом, чем глубже под землю, тем сильнее они будут преломляться наружу, как в прошлом примере. Под разными углами волны отклонятся по-разному. Я хочу изобразить побольше волн, чтобы вы хорошо видели, как волны, идущие под разными углами, по-разному преломляются. Итак, в следующих видео мы будем применять наше знание преломления к сейсмическим волнам. И посмотрим, как их направление будет изменяться в зависимости от плотности материала. И это поможет нам, используя реальные данные, узнать состав Земли. Subtitles by the Amara.org community