مفاهيم

قبل از آزمايش

اهداف

چطور مي توان زمين لرزه هايي كه انرژي توليد مي كنند پيدا كرد.

آناليز چگونگي مهاجرت امواج در داخل زمين

لغات:

1) زمين لرزه

2) امواج انرژي

3) فركانس

4) شدت

5) بزرگي

6) منحني هاي ترسيم شده توسط سايزموگراف

مواد لازم

- يك برگ كاغذ بزرگ

زمينه

آتشفشان ها و زمين لرزه ها در ارتباط با يكديگر هستند. زمين لرزه ها مي توانند بدون آتشفشان ها اتفاق بيافتد اما آتشفشان ها بدون زمين لرزه امكان پذير نيست. فعاليت هاي آتشفشاني محرك زمين لرزه ها هستند. ارزش هاي زمين مي توانند در اثر حركت ماگما در داخل پوسته باشد. هر دو پديده نامبرده هميشه تنش هايي را در داخل سنگ ها ايجاد مي كنند. زمين لرزه هاي مي توانند بدون فعاليت هاي آتشفشاني ايجاد شوند، بدليل اين كه تنش ها مي توانند در اثر حركت صفحات تكتونيكي به سوي يكديگر ايجاد شوند. براي مثال، مرز صفحات همگرا كه دو صفحه نسبت يكديگر به سمت هم حركت مي كنند مي تواند عامل بيشتر زمين لرزه ها باشد. بطور كلي تخريب و ميزان گري زمين لرزه ها در ارتباط مستقيم با تنش هاي مرزهاي همگراست.

نمودار مربوط به حركات تكتونيكي نشان مي دهد كه يك همبستگي خوب بين زمين لرزه ها و حركت رو به بالاي ماگما در پوسته وجود دارد، همچنين زمين لرزه ها مي توانند منحصراٌ در اثر حركت صفحات تكتونيكي بوجود بيايند توجه داشته باشيد كه حركت صفحات تكتونيكي باعث هر دو پديده زلزله و آتـشفشان در يك منطقه مي شود. زمين لرزه هاي كوچك فراواني بدون فعاليت آتشفشان وجود دارد كه سر نقشه نشان داده مي شوند و گاهي آنقدر كوچك هستند كه در نقشه وارد نمي شوند.

بيش از تمرين مربوط به بخش قبل از آزمايشگاه دانش آموزان بايد چگونگي مهاجرت امواج لرزه اي در سراسر زمين را فراگيرند و بياموزند كه در مكان هاي مختلف ارزش به حالت هاي مختلفي احساس مي شود.

زمين لرزه ها به وسيله حركات ناگهاني و شكستن توده سنگي در طول گسل هاي قديمي ايجاد مي شود. گسل شكستگي سطحي پوسته زمين است. نقطه اي در گسل كه جابجايي از آن نقطه آغاز مي شود كانون زمين لرزه نام دارد. نقطه اي در سطح زمين و در بالاي كانون زمين لرزه قرار دارد كانون سطحي نام دارد.

انرژي در حين زمين لرزه توليد مي شود. انرژي آزاد شده به شكل امواج لرزه اي مي باشد. اين امواج در سراسر داخل زمين حركت مي كنند. امواج انواع مختلف دارد و اموج لرزه اي يك موج فيزيكي است. امواج به چندين بخش تقسيم مي شود كه در شكل زير نشان داده شده است. در اين شكل خط چين نشان دهنده يك سطح غير مختل است و موج از سمت چپ به راست حركت مي كند. قله بالاترين نقطه موجود و قعر پائين ترين نقطه موجود در امواج است. طول موج فاصله متوالي دو قله يا دو قعر است. بلندي موج فاصله مابين سطح غير مختل و قله موج است. امواجي كه بلندي زيادي دارند بطور معمول انرژي بيشتري دارند. دو موجي كه داراي طول موج مشابهي هستند اگر انرژي يكي از امواج نسبت به ديگري بيشتر باشد بلندي موج پر شيب تر خواهد بود.

انرژي در حين زمين لرزه آزاد مي شود و سبب لرزاندن زمين مي شود. اگر شما به كانون زمين لرزه نزديك باشيد لرزش بيشتري نسبت به محل دور تر از كانون احساس خواهيد كرد. اين تغيير نشان دهنده دلايل زيادي است مهمترين عامل براي صرف انرژي مهاجرت امواج در درون سنگ هاست كه بواسطه اصطكاك و سلير موارد موجود است.

بعلاوه، انواع مختلف امواج لرزه اي با سرعت هاي متفاوتي حركت مي كنند يعني هر چه به كانون زمين لرزه يك زلزله نزديكتر باشيم همه امواج در يك زمان تقريباٌ مشتركي ثبت مي شوند و لرزش زمين براي يك مدت كوتاه خيلي شديد خواهد بود. در صورتي كه كانون زمين لرزه دورتر باشد امواجي كه سرعت بيشتري دارند زودتر ثبت مي شوند. اين بازه زماني طولاني در رسيد امواج مختلف باعث ارزش با شدت كمتري مي شود.

امواج لرزهاي كه معمولاٌ توسط يك زمين لرزه ايجاد مي شود مي تواند بوسيله يك لرزه نگار ثبت و اندازه گيري شود. نموداري كه توسط لرزه نگار ثبت مي شود لرزه نگاشت ناميده مي شود.

1) چگونگي زمين لرزه ها و ارتباط بنيا بين آنها با آتشفشانها را تشريح كنيد.

2) چگونگي بوجود آمدن امواج لرزه اي را شرح دهيد. نحوه حركت امواج را در داخل زمين شرح دهيد. يك شكل از تمام بخش هاي يك موج ترسيم كنيد. شرح دهيد كه تغيير در شكل امواج نشان دهنده چه تغييراتي در انرژي امواج دارد؟ مطمئن باشيد كه دانش آموزان فهميدند كه هر چه ارتفاع موج بيشتر باشد انرژي بيشتري دارند.

شما اگر دوست داشته باشيد مي توانيد اين سئوال ها را از دانش آموزان بپرسيد.

1- اگر انرژي زياد باشد چه تغييري در شكل امواج صورت مي گيرد؟

3) توضيح دهيد كه دانشمندان آزمايش هايي بنام لرزه نگار استفاده مي كنند و بوسيله آنها امواج لرزه اي را اندازه گيري مي كنند. همچنين توضيح دهيد كه اين ماشين ها نمودارهايي بنام لرزه نگاشت تهيه مي كنند كه نشان دهنده بسامد و بزرگي انرژي امواج توليد شده بوسيله زمين لرزه هاست. يك مثال از اين لرزه نگاشت ها در زير آورده شده است.

4) در روي نقشه ايالات متحده موقيعت كلاس كه در سان فرانسيسكو قرار دارد نشان دهيد.

5) دانش آموزان را وادار كنيد تا كار كلاسي خود را انجام دهند. دانش آموزان بايد بفهمند كه انرژي كه از يك زمين لرزه آزاد مي شود در نقاط مختلف بصورتمتفاوتي درك مي شود.

2) روي هم رفته دانش آموزان بفهمند كه يك زمين لرزه چه تأثيراتي بروي منطقه دارند.