Rayleigh uhin

Rayleigh uhinak solidoen gainazalean zehar bidaiatzen duten azaleko uhin akustiko (Surface Acoustic Wave edo SAW ingelez) mota bat dira. Materialetan era askotan sor daitezke; hala nola, inpaktu lokalizatu edo transdukzio piezoelektriko baten bidez, eta normalean entsegu ez-sunstsitzaileetan erabiltzen dira akatsak detektatzeko. Lurrean uhin sismikoek lurrikarak sortzen dituzte eta Raleigh uhinak uhin hauen parte dira. Geruzatan gidatuta daudenean Lamb uhin, Rayleigh-Lamb uhin edo Rayleigh uhin orokortuak deritze.

Ezaugarriak 

Rayleigh uhinak gainazaleko uhin mota bat dira eta solidoen gainazaletik hurbil mugitzen dira. Rayleigh uhinek luzetarako eta zeharkako mugimendua daukate eta hauen anplitudea esponentzialki murrizten da gainazaletik distantzia handitu ahala. Fase-aldea dago mugimenduaren osagaien artean.

1885an Lord Rayleighek uhin hauen existentzia iragarri zuen, eta haren omenez izendatu zituzten. Solido isotropikoetan, uhin hauen ondorioz, gainazaleko partikulak elipseetan mugitzen dira gainazalerarekiko plano normaletan eta hedapen-norabidearekiko paraleloetan: elipsearen ardatz nagusia bertikala da. Azalean eta sakonera txikian, atzerakako mugimendua da, hau da, mugimendua erloju-orratzen aurkakoa da partikula baten planoan uhinak ezkerretik eskuinera bidaiatzen duenean. Sakonera handiagoetan, partikulak aurrerako mugimendua du. Gainera, higidura-anplitudea murriztu eta eszentrikotasuna aldatu egiten da materialaren sakonera handitu ahala. Solidoan desplazamendu adierazgarria ikus daiteke sakonera uhin akustikoko uhin-luzeraren antzekoa denean. Rayleigh uhina desberdina da gainerako gainazaleko edo gidatutako uhinekin konparatuz gero, adibidez Lamb uhinengandik eta Love uhinengandik. Bi uhin hauek gidatutako uhinak dira geruza batez eutsita, edo luzetarako uhinak eta ebaketa-uhinak dira masan bidaiatzen dutenak.                 

Rayleigh uhinek ebaketa-uhinek baino abiadura pixka bat txikiagoa dute, materialen konstante elastikoen mende dagoen faktore batengatik. Rayleigh uhinen ohiko abiadura metaletan 2-5 km/s ingurukoa da, eta lurzoruan 50-300 m/s ingurukoa. Poisson-en erlazio positiboa () duten material elastiko linealetarako, Rayleigh uhinen abiadura honela hurbil daiteke:

 

Rayleigh uhinak gainazaletik hurbil mugatuta daudenez, iturri zehatz batetik sortutako planoko anplitudeak behera egiten du , eta  distantzia erradiala da. Beraz, gainazaleko uhinak uhin masiboak baino motelago gainbeheratzen dira distantziarekin, eta azken hauek hiru dimentsiotan hedatzen dira iturri zehatz batetik. Sismologoentzat gainbehera motel honengatik interesgarriak izaten dira. Rayleigh uhinek Lurra hainbat aldiz inguratu dezakete lurrikara handi baten ondoren, eta oraindik ere oso handiak izan detektatzeko eta neurtzeko.

Sismologiaren arloan Rayleigh uhinak gainazaleko uhin mota garrantzitsuena dira, eta lurrikarek ez ezik, uhin ozeanikoek, leherketek, trenek eta lur gaineko ibilgailuek, edo harri mailuaren inpaktuek ere sor ditzakete.

Rayleigh uhinak entsegu ez-suntsitzaileetan 
Rayleigh uhinak erabiltzen dira materialak bereizteko eta aztertzen ari den objektuaren propietate mekaniko eta estrukturalak detektatzeko – adibidez pitzadurak egotea, eta erlazionatutako ebakiduraren modulua. Hau azaleko beste uhin mota batzuetan ere gertatzen da. Helburu honekin erabiltzen diren Rayleigh uhinek maiztasun ultrasoniko tartea daukate.  

Luzera-eskala desberdinetan erabiltzen dira, erraz sortzen eta antzematen baitira objektu solidoen gainazal librean. Mugatuta daude gainazal librearen toki hurbil batean uhinaren maiztasunarekin lotutako uhin-luzeraren ordenaren sakontasunarekin, eta arrazoi honengatik maiztasun desberdinak erabil daitezke luzera-eskala desberdinak karakterizatzeko.

Rayleigh uhinak gailu elektronikoetan 
Maiztasun ultrasoniko altuetan (10 - 1000 MHz) hedatzen diren Rayleigh uhinak asko erabiltzen dira gailu elektroniko desberdinetan. Beste azaleko uhin akustiko batzuk (SAW) erabiltzen dira helburu berberetarako ere, adibidez Love uhinak. Rayleigh uhinak erabiltzen dituzten gailu elektronikoen adibideak hurrengoak dira: iragazkiak, erresonadoreak, osziladoreak, presio-sentsoreak, tenperatura, hezetasuna, eta abar. SAW gailuen eragiketa oinarritzen da hasierako seinale elektronikoa gainazaleko uhin bihurtzean. Hasierako seinale elektrikoaren espektroan aldaketak izan ondoren, gainazaleko inhomogeneotasun mota desberdinekin elkarreraginez, berriro seinale elektriko aldatu batean eraldatzen da. Hasierako energia elektrikoa energia-mekaniko bihurtzen da (SAW batean); eta alderantziz, material piezoelektrikoak erabiltzen dira Rayleigh uhinak antzemateko, sortzeko edo hedatzeko.

Rayleigh uhinak geofisikan

Rayleigh uhinak lurrikaretan 
Rayleigh uhinak gainazaleko uhinak direnez, lurrikara batean sortutako uhinen anplitudea esponentzialki txikiagotzen da hipozentroko (foku) sakoneraren arabera. Hala ere, magnitude handiko lurrikarek Rayleigh uhinak sor ditzakete, Lurraren ingurua hainbat aldiz zeharkatzen dutenak disipatu aurretik.

Sismologiaren arloan, luzetarako uhinak eta ebaketa-uhinak, P uhinak eta S uhinak izenekoak hurrenez hurren, bolumen-uhin gisa identifikatzen dira. Lurraren gainazaleko P uhinen eta S uhinen interakzioa dela eta, Rayleigh uhinak sortzen dira, eta P uhinen, S uhinen eta Love uhinen abiadura baino txikiagoa den abiadurarekin bidaiatzen dute. Lurrikara baten epizentrotik sortutako Rayleigh uhinak Lurraren gainazalean zehar mugitzen dira soinuaren lastertasuna (0.340 km/s) baino 10 aldiz azkarrago; hau da, ~ 3 km/s.Lurrikara batek sortutako P uhinak eta S uhinak azaleko uhinak baino lehenago heltzen dira, haien abiadura handiagoa delako. Hala ere, azaleko uhinen partikulen mugimendua bolumen-uhinak sortutako mugimendua baino handiagoa da; horregatik, azaleko uhinek kalte handiagoa eragiten dute. Rayleigh uhinen kasuan, haren mugimendua olatuek ozeanoan duten mugimenduaren antzekoa da.  Leku jakin batean Rayleigh uhinaren dardararen intentsitatea faktore batzuen mende dago: 
 Lurrikararen tamaina.
 Lurrikararen epizentrora dagoen distantzia. 
 Lurrikararen sakonera.
 Lurrazalaren egitura geologikoa.
 Lurrikararen foku-mekanismoa.

Egitura geologiko lokalak Rayleigh uhinak fokuratzeko eta desfokuratzeko balio dezake; eta honen ondorioz, alde nabarmenak daude elkarrengandik oso urrun ez dauden lekuetan dardaren intentsitateari dagokionez.

Rayleigh uhinak sismologian 
Lurrikara batean sortzen diren behe-maiztasuneko Rayleigh uhinak, sismologian Lurraren barrualdea bereizteko erabiltzen dira.

Erreferentziak

Ikus, gainera

Kanpo estekak 
 Rayleigh uhinen denbora errealeko filmazioa

Akustika
Sismologia
Uhinak
Fenomeno fisikoak
1885 zientzian