ಭೂಕಂಪದ ಅಲೆಗಳ ವಿಧಗಳು ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಪ್ರಮುಖ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು (Seismic waves: its types and properties)

 ಭೂಕಂಪದ ಅಲೆಗಳ ವಿಧಗಳು ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಪ್ರಮುಖ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು (Seismic waves: its types and properties)

━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

 

 UPSC (IAS) ಮತ್ತು KPSC (KAS) ಪರೀಕ್ಷೆಗಳ ಸಾಮಾನ್ಯ ಅಧ್ಯಯನ ಪತ್ರಿಕೆ-1 (GS-1: ಭೂಗೋಳಶಾಸ್ತ್ರ) ದೃಷ್ಟಿಕೋನದಿಂದ ಭೂಕಂಪದ ಅಲೆಗಳು ಅತ್ಯಂತ ಪ್ರಮುಖವಾದ ವಿಷಯವಾಗಿದೆ. ಮುಖ್ಯ ಪರೀಕ್ಷೆ (Mains) ಮತ್ತು ಪೂರ್ವಭಾವಿ ಪರೀಕ್ಷೆಗಳಲ್ಲಿ (Prelims) ಕೇಳಲಾಗುವ ಪ್ರಮುಖ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಇದನ್ನು ಈ ಕೆಳಗಿನಂತೆ ವ್ಯವಸ್ಥಿತವಾಗಿ ವಿವರಿಸಲಾಗಿದೆ.

 

ಭೂಕಂಪ ಸಂಭವಿಸಿದಾಗ ಭೂಮಿಯ ಒಳಭಾಗದ ಕೇಂದ್ರದಿಂದ (Focus/Hypocenter) ಶಕ್ತಿಯು ತರಂಗಗಳ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಹೊರಹೊಮ್ಮುತ್ತದೆ. ಇವುಗಳನ್ನು ಭೂಕಂಪದ ಅಲೆಗಳು (Seismic Waves) ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.

​ಇವುಗಳನ್ನು ಪ್ರಮುಖವಾಗಿ ಎರಡು ವರ್ಗಗಳಾಗಿ ವಿಂಗಡಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ:

1. ​ಆಂತರಿಕ ಅಲೆಗಳು (Body Waves): ಭೂಮಿಯ ಒಳಭಾಗದ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುವ ಅಲೆಗಳು (P ಮತ್ತು S ಅಲೆಗಳು).
2. ​ಮೇಲ್ಮೈ ಅಲೆಗಳು (Surface Waves): ಭೂಮಿಯ ಹೊರಪದರದ (ಮೇಲ್ಮೈ) ಮೇಲೆ ಚಲಿಸುವ ಅಲೆಗಳು (L ಮತ್ತು ರೇಲಿ ಅಲೆಗಳು).

1. P-ಅಲೆಗಳು (Primary Waves / ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಅಲೆಗಳು)

• ​ಸ್ವರೂಪ: ಇವು ಅನುದೈರ್ಘ್ಯ ಅಥವಾ ಸಂಕೋಚನ ಅಲೆಗಳು (Longitudinal / Compressional Waves). ಇವು ಧ್ವನಿ ತರಂಗಗಳಂತೆಯೇ ಚಲಿಸುತ್ತವೆ.
• ​ಚಲನೆಯ ಮಾಧ್ಯಮ: ಇವು ಘನ (Solid), ದ್ರವ (Liquid) ಮತ್ತು ಅನಿಲ (Gas) ಮೂರೂ ಮಾಧ್ಯಮಗಳ ಮೂಲಕ ಸುಲಭವಾಗಿ ಹಾದುಹೋಗುತ್ತವೆ.
• ​ವೇಗ: ಎಲ್ಲಾ ಭೂಕಂಪನ ಅಲೆಗಳಲ್ಲೇ ಇವು ಅತ್ಯಂತ ವೇಗದ ಅಲೆಗಳು (ಸುಮಾರು 6 - 8 km/s). ಭೂಕಂಪಮಾಪಕದಲ್ಲಿ (Seismograph) ಮೊದಲು ದಾಖಲಾಗುವುದೇ ಈ ಅಲೆಗಳು.
• ​ಕಣಗಳ ಚಲನೆ: ಮಾಧ್ಯಮದ ಕಣಗಳು ತರಂಗ ಚಲಿಸುವ ದಿಕ್ಕಿಗೆ ಸಮಾಂತರವಾಗಿ (Parallel / ಮುಂಭಾಗ-ಹಿಂಭಾಗಕ್ಕೆ) ಸಂಕುಚಿತಗೊಳ್ಳುತ್ತಾ ಮತ್ತು ವಿಸ್ತರಿಸುತ್ತಾ ಚಲಿಸುತ್ತವೆ.
• ​ಹಾನಿಯ ಪ್ರಮಾಣ: ಇವುಗಳಿಂದ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಉಂಟಾಗುವ ಹಾನಿ ತೀರಾ ಕಡಿಮೆ.

​2. S-ಅಲೆಗಳು (Secondary Waves / ದ್ವಿತೀಯಕ ಅಥವಾ ಕತ್ತರಿಸುವ ಅಲೆಗಳು)

• ​ಸ್ವರೂಪ: ಇವು ಅಡ್ಡ ತರಂಗಗಳು (Transverse / Shear Waves). ಇವು ನೀರಿನ ಮೇಲಿನ ಅಲೆಗಳು ಅಥವಾ ಬೆಳಕಿನ ತರಂಗಗಳಂತೆ ಚಲಿಸುತ್ತವೆ.
• ​ಚಲನೆಯ ಮಾಧ್ಯಮ: ಇವು ಕೇವಲ ಘನ (Solid) ಮಾಧ್ಯಮದಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರ ಚಲಿಸುತ್ತವೆ. ದ್ರವ ಮತ್ತು ಅನಿಲ ಮಾಧ್ಯಮಗಳಲ್ಲಿ ಇವು ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಕಣ್ಮರೆಯಾಗುತ್ತವೆ (ಈ ಗುಣದಿಂದಾಗಿಯೇ ಭೂಮಿಯ ಹೊರಗರ್ಭ/Outer Core ದ್ರವ ರೂಪದಲ್ಲಿದೆ ಎಂದು ಪತ್ತೆಹಚ್ಚಲಾಯಿತು).
• ​ವೇಗ: P-ಅಲೆಗಳಿಗಿಂತ ನಿಧಾನವಾಗಿದ್ದು (ಸುಮಾರು 3.5 - 4.5 km/s), ಭೂಕಂಪಮಾಪಕದಲ್ಲಿ ಎರಡನೆಯದಾಗಿ ದಾಖಲಾಗುತ್ತವೆ.
• ​ಕಣಗಳ ಚಲನೆ: ಕಣಗಳು ತರಂಗ ಚಲಿಸುವ ದಿಕ್ಕಿಗೆ ಲಂಬವಾಗಿ (Perpendicular / ಮೇಲೆ-ಕೆಳಗೆ ಅಥವಾ ಅಕ್ಕಪಕ್ಕಕ್ಕೆ) ಕಂಪಿಸುತ್ತವೆ.
• ​ಹಾನಿಯ ಪ್ರಮಾಣ: P-ಅಲೆಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಅಪಾಯಕಾರಿ.

​3. L-ಅಲೆಗಳು (Love Waves / ಲವ್ ಅಲೆಗಳು)

• ​ನಾಮಕರಣ: ಈ ಅಲೆಗಳನ್ನು 1911 ರಲ್ಲಿ ಗಣಿತಜ್ಞ ಎ.ಇ.ಎಚ್. ಲವ್ (A.E.H. Love) ಎಂಬುವರು ಗಣಿತೀಯವಾಗಿ ಸಾಬೀತುಪಡಿಸಿದ್ದರಿಂದ ಇವುಗಳಿಗೆ 'ಲವ್ ಅಲೆಗಳು' ಎಂದು ಹೆಸರಿಡಲಾಗಿದೆ.
• ​ಸ್ವರೂಪ: ಇವು ಮೇಲ್ಮೈ ಅಲೆಗಳ (Surface Waves) ಒಂದು ಮುಖ್ಯ ವಿಧ.
• ​ಚಲನೆ: ಇವು ಕೇವಲ ಭೂಮಿಯ ಮೇಲ್ಮೈ ಹೊರಪದರದಲ್ಲಿ ಅಕ್ಕಪಕ್ಕಕ್ಕೆ (Horizontal / Side-to-Side) ಅಡ್ಡಲಾಗಿ ಚಲಿಸುತ್ತವೆ. ಲಂಬ (Vertical) ಚಲನೆ ಇರುವುದಿಲ್ಲ.
• ​ವೇಗ: ರೇಲಿ ಅಲೆಗಳಿಗಿಂತ ತುಸು ವೇಗವಾಗಿದ್ದರೂ, P ಮತ್ತು S ಅಲೆಗಳಿಗಿಂತ ನಿಧಾನವಾಗಿರುತ್ತವೆ.
• ​ಹಾನಿಯ ಪ್ರಮಾಣ: ಇವುಗಳ ಸಮತಲ ಚಲನೆಯು ಕಟ್ಟಡಗಳ ಅಡಿಪಾಯವನ್ನು ಅಕ್ಕಪಕ್ಕಕ್ಕೆ ಅಲ್ಲಾಡಿಸುವುದರಿಂದ ಹೆದ್ದಾರಿಗಳು, ಸೇತುವೆಗಳು ಮತ್ತು ಕಟ್ಟಡಗಳಿಗೆ ಅತ್ಯಂತ ಭೀಕರ ಹಾನಿ ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತವೆ.

​4. ರೇಲಿ ಅಲೆಗಳು (Rayleigh Waves)

• ​ನಾಮಕರಣ: 1885 ರಲ್ಲಿ ಲಾರ್ಡ್ ರೇಲಿ (Lord Rayleigh) ಅವರು ಈ ಅಲೆಗಳ ಅಸ್ತಿತ್ವವನ್ನು ಸಿದ್ಧಾಂತಿಕವಾಗಿ ವಿವರಿಸಿದರು.
• ​ಸ್ವರೂಪ: ಇವು ಸಮುದ್ರದಲ್ಲಿ ನೀರಿನ ತೆರೆಗಳು ಉರುಳುವ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ದೀರ್ಘವೃತ್ತಾಕಾರವಾಗಿ (Elliptical / Rolling Motion) ಚಲಿಸುತ್ತವೆ.
• ​ಕಣಗಳ ಚಲನೆ: ಕಣಗಳು ಭೂಕಂಪನದ ದಿಕ್ಕಿಗೆ ಲಂಬವಾಗಿ ಮೇಲಕ್ಕೆ-ಕೆಳಕ್ಕೆ ಹಾಗೂ ಮುಂದಕ್ಕೆ-ಹಿಂದಕ್ಕೆ ಸುತ್ತು ಹಾಕುತ್ತಾ ಚಲಿಸುತ್ತವೆ. ಇದರಿಂದ ನೆಲವು ಸಮುದ್ರದ ಅಲೆಯಂತೆ ಮೇಲೇಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕೆಳಬೀಳುತ್ತದೆ.
• ​ವೇಗ: ಎಲ್ಲಾ ಭೂಕಂಪನ ಅಲೆಗಳ ಪೈಕಿ ಇವು ಅತ್ಯಂತ ಕಡಿಮೆ ವೇಗ ಹೊಂದಿವೆ.
• ​ಹಾನಿಯ ಪ್ರಮಾಣ: ಭೂಕಂಪವಾದಾಗ ನೆಲ ನಡುಗುವುದು ಮತ್ತು ತಲೆತಿರುಗುವ ಅನುಭವವಾಗಲು ಇವೇ ಮುಖ್ಯ ಕಾರಣ. ಭೂಮಿಯ ಮೇಲ್ಮೈ ರಚನೆಗಳನ್ನು ನಾಶಪಡಿಸುವಲ್ಲಿ ಇವು ಪ್ರಮುಖ ಪಾತ್ರ ವಹಿಸುತ್ತವೆ.

 ಪರೀಕ್ಷಾ ದೃಷ್ಟಿಯಿಂದ ಪ್ರಮುಖ ತಾಂತ್ರಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು (Prelims Core)

ಅಲೆಗಳ ವೇಗ ಮತ್ತು ಅವು ಚಲಿಸುವ ಮಾಧ್ಯಮಗಳ ಮೇಲಿನ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳು ಪೂರ್ವಭಾವಿ ಪರೀಕ್ಷೆಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಬರುತ್ತವೆ. 

• ಅಲೆಗಳ ವೇಗದ ಕ್ರಮ (Velocity Order): 
• P Waves> S Waves > Surface Waves (L & R).
  •  P-ಅಲೆಗಳ ವೇಗವು S-ಅಲೆಗಳಿಗಿಂತ ಸುಮಾರು 1.7 ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ.
  • ಮಾಧ್ಯಮದ ಸಾಂದ್ರತೆ (Density) ಮತ್ತು ಸ್ಥಿತಿಸ್ಥಾಪಕತ್ವ (Elasticity) ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ ಅಲೆಗಳ ವೇಗವೂ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ ಇವುಗಳ ವೇಗ: ಘನ > ದ್ರವ > ಅನಿಲ.
• ವಿನಾಶದ ತೀವ್ರತೆಯ ಕ್ರಮ (Destructiveness): 
• Surface Waves > S Waves > P Waves.
  • ಮೇಲ್ಮೈ ಅಲೆಗಳು (Surface Waves) ಅತಿ ಹೆಚ್ಚು ತರಂಗಾಂತರ (Amplitude) ಹೊಂದಿರುವುದರಿಂದ ಅತಿ ಹೆಚ್ಚು ಹಾನಿ ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತವೆ. 

---

 

ನೆರಳು ವಲಯಗಳು (Shadow Zones) - ಅತ್ಯಂತ ಪ್ರಮುಖ ಪರಿಕಲ್ಪನೆ

ಭೂಮಿಯ ಒಳಭಾಗದ ವಿಭಿನ್ನ ಸಾಂದ್ರತೆಯಿಂದಾಗಿ ಅಲೆಗಳು ವಕ್ರೀಭವನ (Refraction) ಮತ್ತು ಪ್ರತಿಫಲನಕ್ಕೆ (Reflection) ಒಳಗಾಗುತ್ತವೆ. ಇದರಿಂದಾಗಿ ಭೂಕಂಪನ ಮಾಪಕದಲ್ಲಿ (Seismograph) ಅಲೆಗಳು ದಾಖಲಾಗದ ಕೆಲವು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ವಲಯಗಳು ಸೃಷ್ಟಿಯಾಗುತ್ತವೆ, ಇವುಗಳನ್ನು ನೆರಳು ವಲಯಗಳು ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ.

• P-ಅಲೆಯ ನೆರಳು ವಲಯ: ಭೂಕಂಪದ ಅಧಿಕೇಂದ್ರದಿಂದ (Epicenter) (103° ರಿಂದ 142°) ವರೆಗಿನ ಪ್ರದೇಶ.
  • ದ್ರವರೂಪದ ಹೊರಗಿನ ಕೇಂದ್ರಭಾಗವನ್ನು (Outer Core) ಪ್ರವೇಶಿಸುವಾಗ P-ಅಲೆಗಳು ದಿಕ್ಕು ಬದಲಿಸುವುದರಿಂದ (Refraction) ಈ ವಲಯ ಸೃಷ್ಟಿಯಾಗುತ್ತದೆ. 
• S-ಅಲೆಯ ನೆರಳು ವಲಯ: ಅಧಿಕೇಂದ್ರದಿಂದ 103° ಗಿಂತ ಆಚೆಗಿನ ಸಂಪೂರ್ಣ ಪ್ರದೇಶ (103° ರಿಂದ 180°).
  • S-ಅಲೆಗಳು ದ್ರವ ಮಾಧ್ಯಮದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸಲಾರವು. ಭೂಮಿಯ ಹೊರಗಿನ ಕೇಂದ್ರಭಾಗವು (Outer Core) ದ್ರವರೂಪದಲ್ಲಿ ಇರುವುದರಿಂದ ಇವು ಅದರ ಮೂಲಕ ಹಾಯ್ದು ಹೋಗಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗದೆ ವಿಶಾಲವಾದ ನೆರಳು ವಲಯವನ್ನು ನಿರ್ಮಿಸುತ್ತವೆ. 

---

೩. ಭೂಮಿಯ ಒಳರಚನೆ ತಿಳಿಯುವಲ್ಲಿ ಅಲೆಗಳ ಪಾತ್ರ (Application-based)

"ಭೂಮಿಯ ಒಳರಚನೆಯನ್ನು ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಭೂಕಂಪದ ಅಲೆಗಳು ಹೇಗೆ ಪರೋಕ್ಷ ಆಧಾರಗಳಾಗಿವೆ?" ಎಂಬುದು Mains ಪರೀಕ್ಷೆಯ ಪ್ರಮುಖ ಪ್ರಶ್ನೆಯಾಗಿದೆ. 

1. ಭೂಮಿಯ ಪದರಗಳ ಪತ್ತೆ: ಅಲೆಗಳ ವೇಗದಲ್ಲಿನ ದಿಢೀರ್ ಬದಲಾವಣೆಗಳ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಭೂಮಿಯನ್ನು ಭೂಕವಚ (Crust), ಪ್ರಾವಾರ (Mantle) ಮತ್ತು ಕೇಂದ್ರಗೋಳ (Core) ಎಂದು ವಿಂಗಡಿಸಲಾಗಿದೆ.
2. ಖಂಡಗಳ ಮತ್ತು ಸಾಗರಗಳ ಕವಚ: P-ಅಲೆಗಳ ವೇಗವು ಸಾಗರದ ತಳಭಾಗದಲ್ಲಿ (Oceanic Crust) ಹೆಚ್ಚಿರುತ್ತದೆ. ಇದು ಸಾಗರದ ಕವಚವು ಖಂಡಗಳ ಕವಚಕ್ಕಿಂತ (Continental Crust) ಹೆಚ್ಚು ಸಾಂದ್ರತೆಯಿಂದ ಕೂಡಿದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಸಾಬೀತುಪಡಿಸುತ್ತದೆ.
3. ಹೊರ ಕೇಂದ್ರಗೋಳ ದ್ರವರೂಪದಲ್ಲಿದೆ: S-ಅಲೆಗಳು ಕೇಂದ್ರಗೋಳದ (Core) ಮೂಲಕ ಚಲಿಸದೇ ಇರುವುದು Outer Core ದ್ರವರೂಪದಲ್ಲಿದೆ ಎಂಬುದಕ್ಕೆ ಪ್ರತ್ಯಕ್ಷ ಪುರಾವೆಯಾಗಿದೆ.
4. ಒಳ ಕೇಂದ್ರಗೋಳ ಘನರೂಪದಲ್ಲಿದೆ: 142°ದಾಟಿದ ನಂತರ P-ಅಲೆಗಳ ವೇಗವು ಮತ್ತೆ ತೀವ್ರವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತದೆ. ಇದು Inner Core ಅತ್ಯಂತ ಕಠಿಣವಾದ ಘನರೂಪದಲ್ಲಿದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಸ್ಪಷ್ಟಪಡಿಸುತ್ತದೆ.