Волны Релея

Поверхностные сейсмические волны, распространяющиеся вдоль границы раздела упругой среды (например, земной коры) с вакуумом или менее плотной средой (атмосферой, водой). Названы в честь английского физика лорда Рэлея (Джона Уильяма Стретта), который теоретически предсказал их существование в 1885 году.

• Физическая природа: представляют собой комбинацию продольных и поперечных волн, при которой частицы среды движутся по эллиптическим траекториям в вертикальной плоскости, ориентированной вдоль направления распространения волны. На поверхности эллипс движения частиц ретроградный (частицы движутся назад по отношению к направлению волны в верхней части эллипса).
• Скорость распространения: составляет примерно 0,9 от скорости поперечных S-волн в той же среде (обычно 2–4 км/с в земной коре). Зависит от упругих свойств пород (модуля сдвига и плотности).
• Затухание: амплитуда волн Релея экспоненциально убывает с глубиной — на глубине, равной длине волны, она составляет лишь около 0,2 от поверхностной амплитуды. Этим объясняется их высокая энергия и разрушительное действие при землетрясениях.
• Применение: используются в сейсмологии для анализа строения земной коры и верхней мантии (метод поверхностно-волновой томографии), а также в инженерной сейсморазведке (метод MASW — многоканальный анализ поверхностных волн) для оценки свойств грунтов при строительстве.
• Отличия от волн Лява: в отличие от волн Лява, которые представляют собой чисто поперечные колебания в горизонтальной плоскости, волны Релея имеют вертикальную и горизонтальную (в направлении распространения) компоненты. Волны Релея регистрируются на сейсмограммах позже волн Лява, так как их скорость ниже.

Синоним: волны Релея являются частным случаем поверхностных волн (см. Волны поверхностные).