भूकंप की तरंगों के प्रकार | यूपीएससी सीएसई के लिए भूगोल (Geography) - UPSC PDF Download

भूकंपीय तरंगें और पृथ्वी का आंतरिक भाग: P तरंगें, S तरंगें, L तरंगें

भूकंप को सरल शब्दों में समझें तो यह पृथ्वी का काँपना है। यह ऊर्जा के रिलीज होने के कारण होता है, जो ऐसी तरंगें उत्पन्न करता है जो सभी दिशाओं में यात्रा करती हैं।

अब, सबसे पहले, आपको यह समझना चाहिए कि पृथ्वी क्यों काँपती है?

• ऊर्जा का रिलीज एक फॉल्ट के साथ होता है।
• फॉल्ट क्रस्टल चट्टान की परत में एक तेज़ टूटना है।
• फॉल्ट के साथ चट्टानें आमतौर पर एक-दूसरे के विपरीत दिशाओं में हिलती हैं। लेकिन ऊपर की चट्टान की परत द्वारा लगाई गई घर्षण चट्टान की परत के आंदोलन को रोकती है, जिसके कारण समय के साथ दबाव बढ़ता है।
• तीव्र दबाव के तहत, चट्टान की परत, एक निश्चित बिंदु पर, ऊपर की परत द्वारा दी गई घर्षण को पार कर लेती है और एक अचानक आंदोलन करती है जिससे शॉकवेव्स उत्पन्न होती हैं।
• इससे ऊर्जा का रिलीज होता है, और ऊर्जा की तरंगें सभी दिशाओं में यात्रा करती हैं।
• जिस बिंदु पर ऊर्जा जारी होती है, उसे भूकंप का फोकस कहा जाता है। वैकल्पिक रूप से, इसे हाइपोцентр भी कहा जाता है।
• विभिन्न दिशाओं में यात्रा करने वाली ऊर्जा की तरंगें सतह तक पहुँचती हैं। सतह पर, फोकस के निकटतम बिंदु को एपिसेंटर कहा जाता है। यह तरंगों का अनुभव करने वाला पहला बिंदु होता है। यह फोकस के ठीक ऊपर स्थित होता है।

भूकंप की तरंगें

भूकंप की तरंगे

अब आपको यह अनुमान लगाना है कि कौन सी तरंगें पृथ्वी के आंतरिक अध्ययन के लिए अधिक उपयुक्त हैं।

• बॉडी वेव्स
• सतही तरंगे

सभी प्राकृतिक भूकंप लिथोस्फीयर में होते हैं (पृथ्वी की सतह से 200 किमी की गहराई तक)। एक उपकरण जिसे सिस्मोग्राफ कहा जाता है, सतह पर पहुँचने वाली तरंगों को रिकॉर्ड करता है। भूकंप की तरंगें मूलतः दो प्रकार की होती हैं - बॉडी वेव्स और सतही तरंगे।

बॉडी वेव्स फोकस पर ऊर्जा की रिहाई के कारण उत्पन्न होती हैं और पृथ्वी के शरीर के माध्यम से सभी दिशाओं में यात्रा करती हैं। इसलिए, इनका नाम बॉडी वेव्स है।

बॉडी वेव्स सतह की चट्टानों के साथ इंटरैक्ट करती हैं और एक नई सेट की तरंगें उत्पन्न करती हैं जिन्हें सतही तरंगे कहा जाता है। ये तरंगें सतह के साथ चलती हैं।

तरंगों की गति विभिन्न इलास्टिसिटी (कठोरता) वाले पदार्थों के माध्यम से यात्रा करते समय बदलती है (सामान्यतः घनत्व के साथ कुछ अपवादों के साथ)। जितना अधिक इलास्टिक पदार्थ होगा, उतनी ही अधिक गति होगी।

जब ये विभिन्न घनत्व वाले पदार्थों से गुजरती हैं, तो इनकी दिशा भी बदलती है, जब ये परावर्तित (reflect) या अपवर्तित (refract) होती हैं।

भूकंप की तरंगों का व्यवहार

भूकंप तरंगों का व्यवहार

भूकंप तरंगों को एक सिस्मोग्राफ की मदद से मापा जाता है और ये तीन प्रकार की होती हैं—

• ‘P’ तरंगें या प्राथमिक तरंगें (लंबवत स्वभाव)
• द्वितीयक तरंगें या ‘S’ तरंगें (आड़ा स्वभाव)
• सतही तरंगें या ‘L’ तरंगें लंबी होती हैं।

जब भूकंप या भूमिगत परमाणु परीक्षण पृथ्वी के अंदर झटका लाते हैं, तो ठंडे क्षेत्र सामान्यतः कठोर होते हैं और इन तरंगों को गर्म क्षेत्रों की तुलना में उच्च वेग से संचारित करते हैं।

प्राथमिक तरंगें (P तरंगें)

प्राथमिक तरंगें (P तरंगें)

• इन्हें लंबवत या संकुचन तरंगें भी कहा जाता है।
• माध्यम के कण तरंग के प्रगति की दिशा में कंपन करते हैं।
• P-तरंगें तेजी से चलती हैं और सतह पर सबसे पहले पहुँचती हैं।
• ये तरंगें उच्च आवृत्ति की होती हैं।
• ये सभी माध्यमों में यात्रा कर सकती हैं।
• P तरंगों की गति ठोस > तरल > गैस में होती है।
• इनकी गति सामग्री की कतरन ताकत या लोच पर निर्भर करती है।
• ‘P’ तरंगों के लिए छाया क्षेत्र एक ऐसा क्षेत्र है जो 103° से 142° के बीच के कोण से मेल खाता है।
• यह ठोस आंतरिक कोर के बारे में सुराग देता है।

द्वितीयक तरंगें (S तरंगें)

द्वितीयक तरंगें (S तरंगें)

• इन्हें कांतरक या विकृति तरंगों के रूप में भी जाना जाता है।
• ये तरंगें जल की लहरों या प्रकाश तरंगों के समान होती हैं।
• S-तरंगें सतह पर आने में कुछ समय लगाती हैं।
• एक द्वितीयक तरंग तरल पदार्थों या गैसों के माध्यम से नहीं गुजर सकती।
• ये तरंगें उच्च-आवृत्ति वाली होती हैं।
• ये पृथ्वी की क्रस्ट और मैन्टल के ठोस भाग में विभिन्न गति से यात्रा करती हैं (जो कि शीयर स्ट्रेंथ के अनुपात में होती है)।
• S तरंगों का शैडो ज़ोन भूकंप के केंद्र से लगभग आधे गोल्फ़ के चारों ओर फैला होता है।
• S तरंगों का शैडो ज़ोन एक ऐसा क्षेत्र है जो 103° से 103° के बीच के कोण से मेल खाता है।
• इस अवलोकन ने तरल बाहरी कोर की खोज में मदद की। चूंकि S तरंगें तरल के माध्यम से यात्रा नहीं कर सकतीं, इसलिए ये तरल बाहरी कोर से नहीं गुजरतीं।

सतही तरंगें (L तरंगें)

सतह तरंगें (L तरंगें)

• इन्हें लंबे अवधि की तरंगें भी कहा जाता है।
• ये कम आवृत्ति, लंबे तरंग दैर्ध्य, और अनुप्रस्थ कंपन होती हैं।
• आमतौर पर, ये केवल पृथ्वी की सतह को प्रभावित करती हैं और कम गहराई पर समाप्त हो जाती हैं।
• ये केंद्र के निकटवर्ती क्षेत्र में विकसित होती हैं।
• ये चट्टानों के विस्थापन का कारण बनती हैं, और इस प्रकार, संरचनाओं का ध्वंस होता है।
• ये तरंगें भूकंप की अधिकांश विनाशकारी शक्ति के लिए जिम्मेदार होती हैं।

भूकंप तरंगों का प्रसार

भूकंप तरंगों का प्रसार

• भूकंप की विभिन्न प्रकार की तरंगें विभिन्न तरीकों से यात्रा करती हैं। जब वे चलते हैं या प्रसारित होते हैं, तो वे उस चट्टान के शरीर में कंपन उत्पन्न करते हैं जिसके माध्यम से वे गुजरते हैं।
• P-तरंगें तरंग की दिशा के समानांतर कंपन करती हैं। इससे प्रसार की दिशा में सामग्री पर दबाव पड़ता है।
• इसके परिणामस्वरूप, यह सामग्री में घनत्व के भिन्नताओं को उत्पन्न करता है, जिससे सामग्री का खिंचाव और संकुचन होता है।
• अन्य दो तरंगें प्रसार की दिशा के प्रति लंबवत कंपन करती हैं।
• S-तरंगों का कंपन का दिशा ऊर्ध्वाधर तल में तरंग की दिशा के प्रति लंबवत होता है। इसलिए, वे उस सामग्री में गड्ढे और शिखर बनाते हैं जिसके माध्यम से वे गुजरते हैं।

छाया क्षेत्र का उदय

छाया क्षेत्र का उदय

• भूकंप की तरंगे दूरस्थ स्थानों पर स्थित सिस्मोग्राफ में रिकॉर्ड होती हैं। हालांकि, कुछ विशेष क्षेत्र ऐसे होते हैं जहाँ तरंगों का रिकॉर्ड नहीं होता। ऐसे क्षेत्र को 'छाया क्षेत्र' कहा जाता है।
• विभिन्न घटनाओं का अध्ययन करने पर पता चला कि प्रत्येक भूकंप के लिए एक अलग छाया क्षेत्र होता है।
• यह देखा गया कि भूकंप के केंद्र से 105° की दूरी के भीतर स्थित सिस्मोग्राफ ने P और S-तरंगों के आगमन को रिकॉर्ड किया।
• हालांकि, भूकंप के केंद्र से 145° की दूरी पर स्थित सिस्मोग्राफ ने P-तरंगों के आगमन को रिकॉर्ड किया, लेकिन S-तरंगों का नहीं।
• इस प्रकार, भूकंप के केंद्र से 105° और 145° के बीच का क्षेत्र दोनों प्रकार की तरंगों के लिए छाया क्षेत्र के रूप में पहचाना गया।
• 105° से परे पूरा क्षेत्र S-तरंगें प्राप्त नहीं करता है।
• S-तरंगों का छाया क्षेत्र P-तरंगों की तुलना में बहुत बड़ा है। P-तरंगों का छाया क्षेत्र भूकंप के केंद्र से 105° और 145° के बीच पृथ्वी के चारों ओर एक पट्टी के रूप में दिखाई देता है।
• S-तरंगों का छाया क्षेत्र न केवल बड़े क्षेत्र में फैला हुआ है, बल्कि यह पृथ्वी की सतह का 40 प्रतिशत से थोड़ा अधिक भी है।

इन 'P' और 'S' तरंगों के गुण कैसे पृथ्वी के आंतरिक ढांचे का निर्धारण करने में मदद कर सकते हैं?

‘P’ और ‘S’ तरंगों की इन गुणों से पृथ्वी के आंतरिक भाग का निर्धारण कैसे किया जा सकता है?

प्रतिबिंब (Reflection) तरंगों को पुनः बाउंस करने का कारण बनता है, जबकि अपवर्तन (Refraction) तरंगों को विभिन्न दिशाओं में ले जाता है।

तरंगों की दिशा में भिन्नताएँ उनके सिस्मोग्राफ पर रिकार्ड की मदद से समझी जाती हैं।

घनत्वों में परिवर्तन तरंग की गति (velocity) को बहुत भिन्नता देता है।

गति में परिवर्तनों का अवलोकन करके, पृथ्वी के समग्र घनत्व का अनुमान लगाया जा सकता है।

तरंगों की दिशा में परिवर्तनों का अवलोकन करके (छाया क्षेत्रों का उदय), विभिन्न परतों की पहचान की जा सकती है।

S-तरंगें तरल पदार्थों के माध्यम से यात्रा क्यों नहीं कर सकतीं?

S-तरंगें शीयर तरंगें हैं, जो कणों को उनके प्रगति की दिशा के प्रति लंबवत (perpendicularly) गति करती हैं।

यह ठोस चट्टानों के माध्यम से यात्रा कर सकती हैं क्योंकि इन चट्टानों में पर्याप्त शीयर ताकत होती है।

शीयर ताकत उन बलों में से एक है जो चट्टान को एक साथ रखती है, और इसे टुकड़ों में टूटने से रोकती है।

तरल पदार्थों में समान शीयर ताकत नहीं होती: यही कारण है कि, यदि आप एक पानी का गिलास लेते हैं और अचानक गिलास हटा देते हैं, तो पानी अपनी गिलास की आकृति नहीं बनाए रखेगा और बह जाएगा।

यह केवल कठोरता (rigidity) का मामला है: S-तरंगों को प्रगति करने के लिए एक ऐसा माध्यम चाहिए जो पर्याप्त कठोर हो। इसलिए, S-तरंगें तरल पदार्थों के माध्यम से यात्रा नहीं कर सकतीं।