关于地球物理学，这里有个大笑话

出品：科普中国

制作：寒木钓萌

监制：中国科学院计算机网络信息中心

给我一个超声波，然后……我从孕妇圆圆的肚皮上探测出了胎儿的形状。

好吧，现在给你一个地震波，你又该如何探索地球内部？

咱们一步一步来。

地震波不是一种波，它是三种波的统称，分别是P波，Ｓ波和表面波。

P波的特点是，其振动方向和前进方相同，故在所有地震波中，它的速度最快，也最早抵达。最需要注意的一点是，P波能在固体和液体中传递。

上面的动图中，蓝色的波为P波，因为它总是一马当先。而红色的为S波。

奇怪的是，我们在南半球的地震监测站只收到P波，而S波却不见踪影，这是为什么？

回头复习一下，嗯，S波不能在液体中传播！于是，我们推断，在地球内部某个深度下一定有着熔融状的液体。

可不能乱下结论！所以，我们还得继续试验：

如上面的动图，注意动图中标注的那条线，也就是那道波，它跟前一道波相比，走的路径更长，但它却比前一道波先到达地面！

这更奇怪了。面对这种现象，来自克罗地亚的地震学家莫霍洛维奇百思不得其解。

1909年，克罗地亚国内发生了地震。莫霍洛维奇拿到多个地震观测站的数据后开始比对，结果，他惊讶地发现，有的地震波是以7～8千米每秒的速度向更远的地震站传播的。

到底是另一种速度更快的地震波，还是同一种波选择了另一条捷径？

最终，莫霍洛维奇经过深思熟虑后，他得出结论，这是P波走了捷径的缘故，在厚厚的地壳下，有着另一层不同于地壳的物质，它就是我们现在说的地幔，地幔中的物质密度更大，所以地震波传播得更快。

为了纪念莫霍洛维奇，故把地壳和地幔的分界面叫做莫霍面。

地球物理学是一门充满着各种争论的学科，然而，100年过去了，地球内部的“莫霍面”和“古登堡面”却是地球物理学公认的基石之一。

方法补充

上文我们用地震波回顾了一下历史上莫霍面、古登堡面的发现过程。关于地震波，我们还需要补充一些知识。

地震波的速度取决于介质的密度和弹性。又因为地球密度随深度增加而增加，所以地震波的速度范围从地壳中的大约2到8公里/秒，到深地幔中的13公里/秒。

如上面的动图，当P波穿过地球内部，并从外核进入地幔时，发生了明显的折射。另外，动图顶部的地震波走的明显是曲线，原因如下，如果物质的密度是均匀的，则地震波将走直线，但如果物质的密度是一个渐变的过程，则地震波走的也将是一个渐变的曲线。正是以上这些原因的存在，我们看到，在南半球的一部分地震监测站检测不到P波，这就是P波的阴影区。同理，Ｓ波也存在阴影区。而两个阴影区交叠的地方，地震站将接受不到任何地震波。

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