موج P (Primary Wave)، در فیزیک (Physics)
انواع امواج (Wave)، در فیزیک (Physics) را در آموزش زیر شرح دادیم :
موج P (Primary Wave) :
موج P یا موج نخستین، سریع ترین موج لرزه ای است و بنابراین اولین موجی است که پس از وقوع زمین لرزه توسط ایستگاه های لرزه نگاری ثبت می شود (حرف P مخفف Primary به معنای نخستین است). این یک موج طولی (فشاری) است، یعنی باعث می شود که ذرات زمین در همان جهتی که موج حرکت می کند، به جلو و عقب نوسان کنند (فشرده و منبسط شوند). به دلیل ماهیت طولی، امواج P می توانند از هر نوع محیطی (جامد، مایع و گاز) عبور کنند.
مکانیسم انتشار موج P شبیه به امواج صوتی در هوا است. در یک موج P، سنگ ها به طور متناوب فشرده و منبسط می شوند و حجم آنها تغییر می کند. این تغییر حجم با تغییر فشار همراه است. سرعت موج P به مدول حجمی
\[ K \](مقاومت در برابر تغییر حجم)، مدول برشی
\[ G \](مقاومت در برابر تغییر شکل برشی) و چگالی
\[ \rho \]ماده بستگی دارد:
\[ v_p = \sqrt{\frac{K + \frac{4}{3}G}{\rho}} \]این رابطه نشان می دهد که هرچه ماده سفت تر (مدول بالا) و سبک تر (چگالی کم) باشد، سرعت موج P بیشتر است.
در زمین لرزه ها، امواج P اولین نشانه وقوع زلزله هستند. انسان ها معمولا امواج P را به صورت یک تکان ناگهانی و نسبتا ملایم احساس می کنند (شبیه به صدای یک انفجار دور). این تکان عمودی است زیرا امواج P هنگام رسیدن به سطح، ذرات را در جهت قائم جابجا می کنند. مدت کوتاهی پس از امواج P، امواج S و سپس امواج سطحی می رسند. فاصله زمانی بین رسیدن امواج P و S برای تعیین فاصله کانونی زلزله استفاده می شود.
امواج P می توانند درون زمین منکسر و منعکس شوند. همانند نور، هنگام عبور از مرز بین دو لایه با خواص متفاوت، مسیر موج P تغییر می کند. این پدیده باعث ایجاد مناطق سایه (shadow zones) در زمین می شود. برای امواج P، منطقه سایه بین ۱۰۳ تا ۱۴۲ درجه از کانون زلزله وجود دارد که در آن هیچ موج P مستقیمی ثبت نمی شود. مطالعه این مناطق سایه به اثبات وجود هسته مایع زمین کمک کرد.
در صنعت نفت و گاز، از امواج P مصنوعی برای تصویربرداری از زیرسطح استفاده می شود. در روش لرزه نگاری بازتابی (Seismic Reflection)، امواج P به داخل زمین فرستاده می شوند و بازتاب آنها از لایه های مختلف ثبت می گردد. با تحلیل این بازتاب ها، می توان ساختارهای زمین شناسی مانند چین ها، گسل ها و نمک دوم ها را شناسایی کرد. این روش اصلی ترین ابزار اکتشاف هیدروکربورها است.
امواج P همچنین در پزشکی (سونوگرافی) و آزمون های غیرمخرب مواد کاربرد دارند. در سونوگرافی، امواج فراصوت (که نوعی موج فشاری هستند) به بدن فرستاده می شوند و بازتاب آنها از اندام های داخلی تصویربرداری می کند. در بازرسی قطعات صنعتی، با اندازه گیری زمان رسیدن امواج P بازتابیده از ترک ها و حفره ها، می توان سلامت قطعه را ارزیابی کرد.
