地震学

與海嘯引發的海嘯動畫]]

地震學是對地震(或廣義的天體震動)以及彈性波在行星體中的產生和傳播進行科學研究的學科。該領域還涵蓋地震對環境的影響研究,例如海嘯;其他地震源的研究,如火山、板塊構造、冰川、河流、海洋微震及大氣現象;以及人工過程的研究,例如爆炸現象。

古地震學是運用地質學推斷過去地震資訊的相關領域。地震儀記錄地球隨時間變化的運動軌跡,此記錄稱為震动图。地震學家是從事基礎或應用地震學研究的科學家。

地震波類型
地震波是傳播於固體或流體材料中的彈性波。可分為三類:穿透材料內部傳播的體波;沿材料表面或界面傳播的表面波;和简正波(一种驻波)。

體波
體波分為兩類:壓力波(或稱初次波,P波)與剪切波(或稱二次波,S波)。P波是縱波,與壓縮和膨脹相關,其粒子運動方向與波傳播方向平行。P波總是最早出現在地震圖上的波形,因為它們是穿透固體速度最快的波。S波是與剪切相關的橫波,其粒子運動方向垂直於波傳播方向。由於S波傳播速度慢於P波,因此在地震圖上出現時間晚於P波。由於流體的剪切強度較低,無法支撐橫向彈性波,因此S波僅能在固體中傳播。

表面波
表面波是P波和S波与地球表面相互作用的结果。这些波具有色散性,这意味着不同频率的波传播速度不同。表面波主要分为两种类型: 瑞利波和勒夫波。瑞利波同时具有压缩和剪切运动,而勒夫波则只有剪切运动。

简正波
體波與面波皆屬行波;然而,強震亦能使整個地球如共振的鐘般「鳴響」。此鳴響現象由具有離散頻率與週期的正常模式混合而成,其週期約為一小時或更短。極強地震引發的简正模運動,在事件發生後最長可持續觀測達一個月之久。

地震可以在地球內部引致地震波,通過觀察地震波在地球內部的傳導,人們可以了解和推斷出地球內部的結構和構造。對地震波的研究最早的結論之一是地球內部是液態的:縱波可以傳過地核,橫波無法通過地核,而橫波的傳播需要比較堅硬的媒介。現在科學家的認識是,地球的不同深度狀態是不同的,地核又可以分為固態的內核和液態的外核,這都是由地震學的研究得來的。

人們現今可以研究地下數千公尺深的地質構造,如地幔中的對流層、岩漿腔,到地核的各向異性等。透過對地震波的觀察,人們今日還可以觀察到隕石墜入無人海域的過程和核爆炸,近距離得可以偵測到車輛通過,甚至是人的腳步。

著名地震學家

  • 賓諾·古登堡
  • 金森博雄
  • 大森房吉
  • 英厄·莱曼
  • 朱塞佩·麥加利
  • 莫霍洛维奇
  • 理察·迪克森·奧爾德姆
  • 查爾斯·法蘭西斯·芮克特
  • 张衡

參看

  • 火山學
  • 海嘯
  • 星震學

参考文献

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