Введение
Тип упругой волны тела
NOTOC
In seismology and other areas involving elastic waves, S waves, secondary waves, or shear waves (sometimes called elastic S waves) are a type of elastic wave and are one of the two main types of elastic body waves, so named because they move through the body of an object, unlike surface waves. S waves are transverse waves, meaning that the direction of particle movement of an S wave is perpendicular to the direction of wave propagation, and the main restoring force comes from shear stress. Therefore, S waves cannot propagate in liquids with zero (or very low) viscosity; however, they may propagate in liquids with high viscosity. The name secondary wave comes from the fact that they are the second type of wave to be detected by an earthquake seismograph, after the compressional primary wave, or P wave, because S waves travel more slowly in solids. Unlike P waves, S waves cannot travel through the molten outer core of the Earth, and this causes a shadow zone for S waves opposite to their origin. They can still propagate through the solid inner core: when a P wave strikes the boundary of molten and solid cores at an oblique angle, S waves will form and propagate in the solid medium. When these S waves hit the boundary again at an oblique angle, they will in turn create P waves that propagate through the liquid medium. This property allows seismologists to determine some physical properties of the Earth's inner core.
В сейсмологии и других областях, связанных с упругими волнами, S-волны, вторичные волны или волны сдвига (иногда называемые упругими S-волнами) являются типом упругой волны и одним из двух основных типов упругих волн тела, получивших такое название, поскольку они распространяются в объеме объекта, в отличие от поверхностных волн. S-волны являются поперечными волнами, то есть направление движения частиц S-волны перпендикулярно направлению распространения волны, а основная восстанавливающая сила обусловлена напряжением сдвига. Поэтому S-волны не могут распространяться в жидкостях с нулевой (или очень низкой) вязкостью; однако они могут распространяться в жидкостях с высокой вязкостью. Название «вторичная волна» происходит от того, что они являются вторым типом волны, регистрируемым сейсмографом после продольной первичной волны, или P-волны, поскольку S-волны распространяются медленнее в твердых телах. В отличие от P-волн, S-волны не могут проходить через расплавленное внешнее ядро Земли, что создает теневую зону для S-волн, расположенную в противоположной от источника стороне. Они все же могут распространяться через твердое внутреннее ядро: когда P-волна падает на границу между расплавленным и твердым ядрами под углом, S-волны формируются и распространяются в твердой среде. Когда эти S-волны снова достигают границы под углом, они, в свою очередь, генерируют P-волны, которые распространяются в жидкой среде. Это свойство позволяет сейсмологам определять некоторые физические характеристики внутреннего ядра Земли.
NOTOC
In seismology and other areas involving elastic waves, S waves, secondary waves, or shear waves (sometimes called elastic S waves) are a type of elastic wave and are one of the two main types of elastic body waves, so named because they move through the body of an object, unlike surface waves. S waves are transverse waves, meaning that the direction of particle movement of an S wave is perpendicular to the direction of wave propagation, and the main restoring force comes from shear stress. Therefore, S waves cannot propagate in liquids with zero (or very low) viscosity; however, they may propagate in liquids with high viscosity. The name secondary wave comes from the fact that they are the second type of wave to be detected by an earthquake seismograph, after the compressional primary wave, or P wave, because S waves travel more slowly in solids. Unlike P waves, S waves cannot travel through the molten outer core of the Earth, and this causes a shadow zone for S waves opposite to their origin. They can still propagate through the solid inner core: when a P wave strikes the boundary of molten and solid cores at an oblique angle, S waves will form and propagate in the solid medium. When these S waves hit the boundary again at an oblique angle, they will in turn create P waves that propagate through the liquid medium. This property allows seismologists to determine some physical properties of the Earth's inner core.
История
В 1830 году математик Симеон Денис Пуассон представил Французской академии наук эссе ("мемуар") с теорией распространения упругих волн в твердых телах. В своем мемуаре он утверждает, что землетрясение порождает две различные волны: одна с определенной скоростью, а другая – с скоростью . На достаточном расстоянии от источника, когда их можно рассматривать как плоские волны в рассматриваемой области, волны первого типа состоят из расширений и сжатий в направлении, перпендикулярном фронту волны (то есть параллельном направлению движения волны), а волны второго типа – из растягивающих движений, происходящих в направлениях, параллельных фронту (перпендикулярных направлению движения).
S-волны в вязкоэластичных материалах
Подобно тому, как в упругой среде, в вязкоупругом материале скорость поперечной волны описывается аналогичным соотношением, однако здесь модуль упругости при сдвиге является комплексным и зависит от частоты, а также фазовая скорость зависит от частоты. Этот метод использует вибратор для генерации поперечных волн в ткани и магнитно-резонансную томографию для визуализации отклика ткани. Измеренные скорость и длина волны затем используются для определения упругих свойств, таких как модуль сдвига. МРЭ находит применение в исследованиях различных тканей человека, включая печень, мозг и костную ткань.