如何利用地震了解地球深处的秘密？

地球底下既不是像《西游记》所写阴森恐怖的阎罗地府，也不是美国人西姆斯所说的空心球，可以从南北极的入口进去。中学地理教材告诉我们，地球像一个巨大的鸡蛋，地壳部分相当于蛋壳，地幔部分相当于蛋清，地核部分相当于蛋黄。地球的半径6300千米，地壳只是很薄的一层，地幔占了约2900千米，那么，人类通过什么方法来了解地球深处的秘密呢？

地球的内部构成

帮助我们真正了解地球深处秘密的“功臣”之一，居然是谈之色变的地震！

地震之时，地震中心会发出地震波。地震波是一种向四面八方传播的弹性波。因为地下的岩石、矿体不同，有些地方是黏稠的液体，地震波碰到这些不同的物质，就有不同的反射和折射。仪器把它“旅行”的状况记录下来，科学家们根据这些记录，可以探测出地球内部岩石密度约10%以内的变化。

根据传播方式不同，地震波主要分为纵波（P波）和横波（S波）。纵波传播速度比较快，可达5—7千米/秒，可穿过固体和液体；横波传播速度相对较慢，一般为3—4千米/秒，只能穿过固体。

从上世纪初开始，科学家们根据地震波传播图分析，纵波和横波沿多种曲折路线传播，在有些地方还发生突然变化。由此科学家们不但得出地球内部物质具有不均一性的特点，还推测出地球内部的结构组成。

地震波在地球内部的传播路径图

地球的一端发生地震时，地球的另一端监测不到横波信号，因为它们在地幔边缘遇上了液态物质。根据对横波传播路径图分析发现：在地下2900千米处，岩石变液态，此处便是地幔与地核的分界面（即古登堡不连续面）。

但是，地球的一端发生地震时，地球的另一端对应偏离位置可以监测到纵波信号。通过地震仪数据分析，纵波顺利穿过地下2900千米处熔化的地核后，在地下约5000千米处发生偏斜。由此推断，地下约5000千米处是地核内层（又称内核）与地核外层（又称外核）的分界层，内核是固态，外核是液态。

地震波传播示意图

虽然地震可以告诉我们地球深处的秘密，但由于地震的预知性差，不可控等原因，科学家们研究地球内部构造时便用其它方法来代替地震。比如人工地震、核试验等。所谓人工地震，是指人为在局部区域进行爆破，爆炸形成的波如同地震波一样，可以向人们报告地下的状况。以此为基础，科学界诞生了一门研究天然地震和某些人为造成（如地下爆炸、岩浆冲击、岩洞塌陷等）震动的学科——地震学。

【参考资料】

1、 《地球内部的构成》，洪水平编，大象出版社。

2、 论文《地球内部结构和物质性质的研究》，魏源强、周元泽等著，《地震学报》2003。

3、 论文《地球的构造》，《家教世界·创新阅读》2016。