التعريف بالموجات السطحية

الموجات السطحية (بالإنجليزية: surface waves) هي نوع من أنواع الموجات الزلزالية، ويمكن تعريفها بأنها الاهتزازات القوية التي تنتج عن زلزال، أو انفجار بركاني، أو مصدر طاقة مماثل؛ قريب من سطح الأرض، ولذلك فإنها تنتشر على طول السطح الخارجي للأرض على خلاف النوع الآخر من الموجات الزلزالية، التي تسمى بالموجات الجسمية (بالإنجليزية: body waves)، والتي تنتشر في داخل الأرض، وتجدر الإشارة إلى أن كلا النوعين يتم تسجيل اتساعهما وترددهما بواسطة أجهزة قياس الزلازل.[١][٢][٣]




تنتشر الموجات الزلزالية بشكل أبطأ من الموجات الثانوية (أو (S Wave)، وهي واحدة من أنواع الموجات الجسمية، أما النوع الآخر فهو الموجات الأولية (P Wave))، إلا أنها يمكن أن تكون أكثر اتساعًا منها، وغالبًا ما تكون أكثر أنواع الموجات الزلزالية تدميرًا.




أنواع الموجات السطحية وخصائصها

يوجد عدة أنواع من الموجات السطحية التي تنتشر على طول السطح الخارجي للأرض، إلا أن النوعين الرئيسيين والأكثر شيوعًا هما موجات لوف، وموجات رايلي، وفيما يأتي شرح مبسط للخصائص التي يتمتع بها هذان النوعان من الموجات الزلزالية:[١][٢][٣]


موجات لوف

سميت موجات لوف (بالإنجليزية: Love Waves) بهذا الاسم نسبةً لعالم الزلازل البريطاني أغوستوس إدوارد هوف لوف الذي تنبأ بوجودها لأول مرة، وفيما يأتي ذكر لأبرز خصائص وصفات هذه الموجات:

  • تعد موجات لوف النوع الأسرع انتشارًا بين نوعي الموجات السطحية الرئيسيين.
  • تنتشر موجات لوف في الأوساط الصلبة المرنة بالقرب من سطح الأرض.
  • تعمل موجات لوف على تحريك جزيئات الوسط الذي تنتقل خلال باتجاه عامودي تمامًا على اتجاه انتشارها.
  • تنتشر موجات لوف من المصدر في اتجاهين، وليس في ثلاثة، وبالتالي فهي تُسجل أرقامًا مرتفعة في المحطات الزلزالية حتى عندما تنشأ من الزلازل البعيدة.
  • تمتلك موجات لوف نفس حركة الموجات الثانوية (S Wave)، ولكن بدون إزاحة رأسية؛ حيث إنها تحرك الأرض من جانب إلى آخر في مستوى أفقي، ولكن بزاوية قائمة في على اتجاه الانتشار، أي أنها تتحرك باتجاه مواز لسطح الأرض وعمودي على اتجاه انتشار الموجة.
  • يمكن أن تشكل موجات لوف قصًا أفقيًا للأرض.
  • تنتشر موجات لوف عادةً بشكل أسرع قليلاً من موجات رايلي، ولكن بسرعة تكون أبطأ عادةً بحوالي 10% من الموجات الثانوية.


موجات رايلي

موجات رايلي (بالإنجليزية: Rayleigh Waves) هي النوع الآخر من الموجات الزلزالية السطحية، وقد سميت بهذا الاسم نسبة إلى الفيزيائي البريطاني اللورد رايلي؛ الذي أظهر وجودها رياضيًا لأول مرة، وفيما يأتي ذكر لأبرز خصائص وصفات هذه الموجات:

  • تنتشر موجات رايلي على طول السطح الحر لمادة صلبة مرنة مثل الأرض.
  • تكون حركة موجات رايلي بشكل عمودي وأفقي، أو رأسي وأفقي في اتجاه انتشار الموجة، وتكون حركتها عبارة عن مزيج من الضغط الطولي والتمدد، مما يتسبب بحركة بيضاوية أو تموجية شبيهة بحركة الأمواج الناشئة في مياه المحيط.
  • تنتشر موجات رايلي بسرعة أبطأ من سرعة انتشار الموجات الجسمية، وهي تنتقل عادةً بسرعة أبطأ بنسبة 10% من الموجات الثانوية.




وصف بعض الشهود تأثير موجات رايلي في المساحات المفتوحة الكبيرة، مثل مواقف السيارات، بأنها تُحرك المركبات صعودًا وهبوطًا مثل الفلين العائم على المحيط تمامًا.




الفرق بين الموجات السطحية والموجات الجسمية

تكمن الفروق الرئيسية بين الموجات السطحية والموجات الجسمية فيما يأتي:[٤][٢]

  • تنتشر الموجات السطحية على طول السطح الخارجي للأرض، أما الموجات الجسمية، فهي تنتشر داخل الأرض.
  • تصل الموجات السطحية بعد الموجات الجسمية، وهذا يعني أن الموجات الجسمية تنتشر بشكلٍ أسرع من الموجات السطحية.
  • تمتلك الموجات السطحية قيم تردد أقل من قيم التردد التي تسجلها الموجات الجسمية.
  • تكون سعة الموجات السطحية أكبر من سعة الموجات الجسمية.
  • تكون الموجات السطحية أكثرُ تدميرًا من الموجات الجسمية.


المراجع

  1. ^ أ ب "Surface waves", seismicresilience, Retrieved 23/1/2023. Edited.
  2. ^ أ ب ت "seismic wave", britannica, Retrieved 23/1/2023. Edited.
  3. ^ أ ب "Seismic Wave Motions—4 waves animated", iris, Retrieved 23/1/2023. Edited.
  4. "Surface Waves", mtu, Retrieved 23/1/2023. Edited.