题目

关于地震的P波和S波的问题
P波和S波都是从地球里面的哪里生成的？既然S波无法穿透古登堡面，那么又是如何到达地壳的？

提问时间：2020-12-25

答案

地震P波(纵波)和S波(横波)运行时弹性岩石运动的形态 弹性岩石与空气有所不同,空气可受压缩但不能剪切,而弹性物质通过使物体剪切和扭动,可以允许第二类波传播.地震产生这种第二个到达的波叫S波,即横波.在S波通过时,岩石的表现与在P波传播过程中的表现相当不同.因为S波涉及剪切而不是挤压,使岩石颗粒的运动横过运移方向（图2.1）.这些岩石运动可在一垂直向或水平面里,它们与光波的横向运动相似.P和S波同时存在使地震波列成为具有独特的性质组合,使之不同于光波或声波的物理表现.因为液体或气体内不可能发生剪切运动,S波不能在它们中传播.P和S波这种截然不同的性质可被用来探测地球深部流体带的存在(见第6章).
相关性质
带偏光眼镜以减弱散射光的人可能熟悉光的偏振现象,只有S波具有偏振现象.只有那些在某个特定平面里横向振动(上下、水平等)的那些光波能穿过偏光透镜.传过的光波称之为平面偏振光.太阳光穿过大气是没有偏振的,即没有光波振动的优选的横方向.然而晶体的折射或通过特殊制造的塑料如偏光眼镜,可使非偏振光成为平面偏振光.当S波穿过地球时,他们遇到构造不连续界面时会发生折射或反射,并使其振动方向发生偏振.当发生偏振的S波的岩石颗粒仅在水平面中运动时,称为SH波.当岩石颗粒在包含波传播方向的垂直平面里运动时,这种S波称为SV波.大多数岩石,如果不强迫它以太大的幅度振动,具有线性弹性,即由于作用力而产生的变形随作用力线性变化.这种线性弹性表现称为服从虎克定律,是以与牛顿同时代的英国数学家罗伯特·虎克(1635～1703年)而命名的.这种线性关系由图2.2所示的加重物的弹簧伸展来表示.如果重物的质量加倍,线性弹簧的伸展也加倍,如果重物回到原来大小,则弹簧回到原来位置.相似地,地震时岩石将对增大的力按比例地增加变形.在大多数情况下,变形将保持在线弹性范围,在摇动结束时岩石将回到原来位置.然而在地震事件中有时发生重要的例外表现,例如,当强摇动发生于软土壤时,会残留永久的变形,波动变形后并不总能使土壤回到原位,在这种情况下,地震烈度较难预测.我们将在本书后面谈到这些关键的非线性效果.