地震波
dì zhèn bō
地震波是由地震、爆炸或其他地面震动源产生、穿过或沿地球传播的能量波。
Definition
地震波是由地震引发、在地面中向外扩散的震动，就像池塘中泛开的涟漪，其中速度最快的地震波在地球内部传播速度超过每秒 $8$ 公里。体波在地球内部传播：纵波是压缩波，速度最快，既能穿过固体也能穿过液体；横波则是速度较慢的剪切波，只能穿过固体；而勒夫波和瑞利波等面波则沿地表传播，抵达时间最晚，造成的破坏也最大。波速取决于岩石的弹性模量和密度，$v_P = \sqrt{\frac{K + \frac{4}{3}\mu}{\rho}}$ 以及 $v_S = \sqrt{\frac{\mu}{\rho}}$，由于剪切模量 $\mu$ 在流体中为零，横波会在液态区域内消失，正是这一现象揭示了液态外核的存在，即在距震中 $104^\circ$ 以外的区域检测不到横波。
Example
如果加利福尼亚州发生地震，几分钟之后，北卡罗来纳州的灵敏仪器就能探测到直接穿越整个地球传来的地震波。纵波在地壳中的传播速度约为每秒 $6\ \text{km}$，横波约为每秒 $3.5\ \text{km}$，因此如果两者抵达同一台站的时间相差 $30$ 秒，就说明震中大约在 $250\ \text{km}$ 之外。英厄·莱曼正是在 1936 年运用了这种计时方法，在“阴影区”内发现了微弱的纵波信号，而这一现象只能用其在固态内核上发生反射来解释；如今的地震预警系统正是利用最初几秒钟的纵波数据，在破坏力更强的横波和面波抵达之前发出警报。
Key Insight
横波无法穿过液体，因此在一场大地震发生时，地球另一侧会出现横波消失的“阴影区”，而这正是外核为液态的主要证据。地震波实质上是探测地球深部内部结构的唯一直接手段：从各层的深度到外核的状态，人们对地幔和地核的几乎全部认识，都来自这些地震波在传播过程中加速、减速、弯曲或消失的方式。