地球既不是《西游记》中所写的恐怖的阎罗地狱,也不是美国市民所说的空心球。它可以通过南极和北极的入口进入。中学地理教科书告诉我们,地球就像一个大鸡蛋。地壳相当于蛋壳,地幔相当于蛋清,核心相当于蛋黄。地球的半径是6300公里,地壳只是一个非常薄的层,地幔约占2900公里。那么,人类如何知道地球深处的秘密呢?

地球的内部组成。(来自互联网)

帮助我们真正理解地球深处秘密的“英雄”之一是一场地震,一提起它就变得苍白无力!

当地震发生时,地震中心发出地震波。地震波是向各个方向传播的弹性波。因为地下岩石和矿体是不同的,有些地方是粘性液体,地震波遇到这些不同的物质,有不同的反射和折射。该仪器记录了它的“行程”,科学家可以根据这些记录探测到地球内部大约10%的岩石密度变化。

根据传播方式的不同,地震波主要分为纵波(P波)和横波(S波)。纵波传播速度相对较快,达到5-7公里/秒,可以通过固体和液体。横波传播速度相对较慢,一般为4千米/秒,只能穿过固体。

从上个世纪初开始,科学家分析了地震波传播图,发现纵波和横波沿着各种曲折的路径传播,并且在一些地方也有突变。由此,科学家不仅断定地球内部的物质是异质的,而且还推测了地球内部的结构和组成。

地震波在地球上的传播路径图。(来自互联网)

当地震发生在地球的一端时,剪切波信号不能在地球的另一端被探测到,因为它们在地幔的边缘遇到液体物质。通过对横波传播路径图的分析,发现岩石在地下2900公里处变成了液体,这是地幔和地核之间的界面(即古腾堡间断)。

然而,当地震发生在地球的一端时,可以在地球另一端的相应偏移位置监测纵波信号。根据对地震仪数据的分析,纵波顺利穿过地下2900公里处的熔化堆芯,并在地下5000公里处偏转。由此可以推断,大约5000公里地下是内核(也称为内核)和外核(也称为外核)之间的边界层。内核是固体,而内核是液体。

地震波传播示意图。(来自互联网)

尽管地震能告诉我们地球深处的秘密,但由于地震的不可预测性和不可控性,科学家们在研究地球内部结构时用了其他方法来代替地震。如人工地震、核试验等。所谓人工地震是指在局部地区进行人工爆破。爆炸形成的波,像地震波一样,可以向人们报告地下情况。在此基础上,科学界诞生了一门学科——地震学,它研究自然地震和一些人为振动(如地下爆炸、岩浆冲击、洞穴坍塌等)。)。

[参考]

1.《地球内部的构成》,洪平编,大象出版社。

2.论文《地球内部结构与物质性质研究》,魏、周等著。,地震学杂志2003。

3.论文“地球的结构”和“家庭教育世界创新阅读”2016。