地震所涉及到的物理知识

与地震有关的物理知识
地震在古代被人们称做“地牛翻身”,“地牛者,上古凶兽也,秉天地五行之力而生,动则山河倒转,乾坤逆位”.当时的人们认为这种叫做“地牛”的怪兽翻翻身子就造成了地震.现在,人们已经知道了,地震的成因是地壳内部板块运动.有许许多多的物理现象会伴随地震产生,你一定有兴趣想要了解一些.
一、横波和纵波
地震来临时,人们会先感觉到前后左右摇晃,过上一会儿又改成上下颠簸.这是因为地震会同时产生横波和纵波两种波,但是,纵波传播的速度更快些.横波是指振动方向与传播方向垂直的波；纵波是指振动方向与传播方向在一条直线上的波.如果横波和纵波都沿地表传播,纵波是前后振动,横波上下振动.利用这个特点,人们可以很快确定地震发生的位置.
例如：在一次地震中,某地居民先感觉到左右摇,过了10秒钟又开始上下摇,已知纵波传播速度是5公里／秒,横波是3公里／秒,则震源距该地多远?
设：该地距震源S公里
解得S＝18.75公里
二、共振
地震来临时,同一地方的建筑物有的振动幅度较大,有的却比较小,这是物理里面的一种现象叫共振.每种物体都有自己的频率,这个频率由它的长度、形状、材料等决定.建筑物也有它的固有频率,当地震袭来,如果某幢建筑物的固有频率碰巧接近这次地震波的频率,那么它的振动就最剧烈.
例：设钢混结构的建筑物的固有频率与其高度的平方成正比,比例系数为0．5,某次地震波的频率为50赫兹,在本次地震中,何种高度的钢混建筑物振动最厉害?
设建筑物高度为h,其固有频率为f
二者关系式为：f ＝ 0.5h2
50 ＝ 0.5h2
解得：h ＝10米
三、地震前自然现象异常的物理学解释
每次地震的产生,都需要漫长时间的孕育,只有当地下断层扭曲、摩擦,蓄势待发到一定程度,才会有地动山摇,怒吼式的总爆发.在地震以前,地壳内部已经发生了微妙的变化,这种断层之间的摩擦产生的热量释放到地表,会使局部地区在震前出现反常气候.
据史料记载：1925年云南大理地震,震前“久旱不雨,晚不生寒,朝不生露”；
1503年江苏松江地震,震前“热风如火”.
地热释放到空气中,造成大气温度变化,有时还会在空中形成一些独特的云彩,这种云彩是地震发生前的特有现象,所以人们给它起的名字叫地震云.
5月27日,14点30分左右汉阴中学地理教师黄开云在汉中方向天空发现3条手指状云彩,并向周围同事多人（当时我们也在场）介绍,同时预言必有地震发生,果然仅仅过了两个小时,宁强县在下午16点37分发生5.7级余震.
四、地震前后动物异常反应的物理学解释
地震发生前和发生后,一些生物如家禽、蟾蜍、蚂蚁、蛇等,会出现异常反应,乱串乱跑,大规模迁徙等.发生在地震以前叫震前效应,发生在地震以后的叫震后效应.
我国人民在长期劳动生活中总结出下面一些经验：
牛马骡羊不进圈,猪不吃食狗乱咬
鸭不下水岸上闹,鸡飞上树高声叫
冰天雪地蛇出洞,大量蟾蜍搬家逃
兔子竖耳蹦又撞,鱼儿惊慌水面跳
蜜蜂群迁闹轰轰,鸽子惊飞不回巢
地震前出现动物习性的异常现象,原因是很多的,还有待研究,其中有一种解释是动物感知到地震产生的次声波.
地震、火山爆发、风暴、海浪冲击、枪炮发射、热核爆炸等破坏性活动中都会产生次声波,所以次声波又叫死亡之波.它的频率小于20赫兹,这种频率超出了人耳的听觉范围,人听不到,但是某些动物可以感知到.