Paul M Krail

（德克萨斯州立大学，休斯顿，美国）

地震科普

气枪：水下震源理论与操作（Ⅱ）
——单枪＊

Paul M Krail

（德克萨斯州立大学，休斯顿，美国）

2 单枪

2.1 气枪的工作原理

气枪是一种装置，它在水下释放空气的高压气泡并将其作为一种能源，产生用于地震反射测量的声波/压力波。高压气泡在水中产生的压力变化与时间之间的函数关系，可以表征气枪特性。为了了解气枪特性的本质，我们必须观察气泡释放后的持续运动情况，因为它控制着气枪特性的详细情况。

气泡的水下照片（图1）表明，气枪释放的气泡，可以假设成一个近似球形，并在后续的运动中保持该形状。因此，我们可以将气泡视为空气球。

由于气泡内的初始气压大大超过了周围水的静水压力，气泡迅速膨胀。气泡的快速膨胀在气泡周围会形成一个急剧升降的冲击波。

2.2 气泡运动

气泡运动的结果是形成一个从气泡中心向外围流体的径向位移，并形成向外传播的压力扰动。随着气泡的膨胀，气泡的压力下降，直到与周围压力相当，但惯性会导致其过度膨胀，最终气泡压力会小于周围水的静水压力。接着，快速膨胀的气泡在周围水压的作用下，开始收缩。结果，气泡又被挤压到接近它原来的体积。膨胀和收缩过程持续作用，使得气泡振荡，形成许多水波。随着气泡振荡和压力变化，压力波也不断向外传播到水里。

我们对“近场”和“远场”的辐射范围还存在一些困惑，因为当前关于震源的描述有不同定义。在物理学上，如果震源大小用d表示，波长为L＝c/f，其中，c是水中声速，f是频率，r是震源到观测点的距离（图1）。……