קול הוא התפשטות של הפרעה מכאנית בתווך חומר (לכן גלי קול לא קיימים בריק שהוא למעשה "אין-חומר").
גלי הקול מתבטאים כשינויי לחץ המתפשטים דרך התווך (החומר); המקור היוצר את גלי הקול גורם לעליית לחץ הנקודה מסוימת בתווך ועליית הלחץ הזאת מתפשטת משם.
מהירות הקול במוצקים אינה קבועה אלא תלויה בקשיחות החומר (E) יחס פואסון שלו (ν) וצפיפותו (ρ), על פי הנוסחא:
מהירות הקול באוויר מושפעת בעיקר מהטמפרטורה והלחץ (ולכן מהירות הקול מושפעת מהגובה מעל פני הים) אך ניתן לומר באופן כללי שהיא בסביבות הערך 330 מטר בשנייה. הקרקע יותר צפופה מאוויר (מאט את גלי הקול) אך יותר קשיחה מאוויר (גלי הקול נעים מהר יותר), לכן בתלות ביחס בין שני המשתנים האלו תיקבע מהירות הקול בקרקע:
- סלע גרניט מאוד צפוף ביחס לאוויר אך הוא אפילו יותר קשיח (ביחס לאוויר) לכן מהירות הקול בסלע הרבה יותר מהירה- כ 6000 מטר בשנייה.
- קרקע חולית בוודאי הרבה פחות קשיחה מאשר סלע והצפיפות שלה היא בעלת טווח רחב מאוד- מאבני חול ועד קרקע חולית תחוחה. לכן סביר להניח שמדובר על מהירויות הנעות בטווח של 500-3000 מטר בשנייה.
באופן כללי רעידות אדמה הן סוג של גל קול העובר בתוך החומר; במקרה זה מדובר על גלים הנעים על פני מרחקים עצומים וסוגי קרקע שונים. במהלך רעידת אדמה נוצרים מספר סוגי גלים (גלי "P" וגלי "S"). הגלים הראשונים שנוצרים הם גלי "P" קטנים (ה "P" מסמל לחץ- Pressure); גלים אלו יוצרים את הויברציה והם מאוד מהירים- נעים בקרקע במהירות של 5000-7000 מטר בשנייה. בעלי חיים שונים מסוגלים לחוש בגלים אלו ונמלטים מהסכנה לפני שמגיעים גלי "S" הגורמים להרס הרב.
המשך השאלה של יוסי הייתה:
אם שמים מכשירי האזנה בעומק של 5 ו 30 מטר ויש רעש בעומק של 20 מטר ובמרחק של 50 מטר מהמכשירים מי מהם יקלוט אותו קודם?
מהתמונה למטה ניתן בבירור לראות כי המרחק בין מקור הרעש למכשיר ההאזנה בעומק 30 מטר גדול מהמרחק למכשיר ההאזנה בעומק 5 מטר.
אילוסטרציה לשאלתו של יוסי.
ניתן גם לחשב זאת בצורה פשוטה ע"י משפט פיתגורס: ניצב אחד זהה בשני המקרים ואילו הניצב השני שונה (המרחק בין 5 ל 20 הוא 15 ובין 30 ל 20 רק 10) לכן היתר במקרה השני ארוך יותר.
משפט פיתגורס.
לכן אם צפיפות וקשיחות הקרקע זהים בשני המקומות הרעש יקלט קודם במכשיר המצוי בעומק 30 מטר.
מאת: דר' מאיר ברק
המחלקה לביולוגיה מבנית
מכון ויצמן למדע
הערה לגולשים
אם אתם חושבים שההסברים אינם ברורים מספיק או אם יש לכם שאלות הקשורות לנושא, אתם מוזמנים לכתוב על כך בפורום. אנו נתייחס להערותיכם. הצעות לשיפור וביקורת בונה תמיד מתקבלות בברכה.
