地震学

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。 简正模的首次觀測發生於1960年代，當時高精度儀器問世之際，恰逢二十世紀兩大強震——1960年智利大地震與1964年阿拉斯加地震。此後，地球简正模為我們提供了關於地球深部結構的最有力約束條件。

 受控地震源 

使用人工爆破所產生的地震波，讓人們今天可以探測地底下的石油貯藏、岩石結構、鹽礦、地層的結構和被埋沒的隕石坑等等。但是人工爆炸主要用在淺層的地質勘探，是通過反演算出震波傳遞的速度，分析後可得到地下可能藏有的地質結構和物質分佈。

 繪製地球內部結構圖 


由於地震波在與地球內部結構相互作用時通常能有效傳播，它們為研究行星內部提供了高解析度的非侵入性方法。其中一項最早的重要發現（由於1906年提出，並由哈羅德·傑弗里斯於1926年最終證實）是地球的外核呈液態。由於S波無法穿透液體，液態核心會在地震對側形成「陰影區」——該區域無法觀測到直接傳遞的S波。此外，P波在外核中的傳播速度遠低於地幔。

地震學家運用地震層析成像技術處理來自眾多地震儀的讀數，成功繪製出解析度達數百公里的地幔結構圖。這項技術使科學家得以辨識对流单体及其他大規模地質特徵，例如位於核幔邊界附近的大型低剪切波速區域。

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 



Category:地球科学