互动科普

地球的结构很像一个煮熟的鸡蛋。中心有一个主要由铁构成的“地核”（相当于蛋黄），周围包围着由岩石构成的“地幔”（相当于蛋白），地幔的上面则有一薄层“地壳”（相当于蛋壳）。这其中，地核又分为固态的“内核”和液态的“外核”两部分。

科学家还知道地幔中存在着对流运动，有高温的上升流（热地幔柱）和低温的下降流（冷地幔柱）。科学家是怎样知道看不见的地下结构的呢？

地球内部的结构是利用“地震波”来“透视”得到的。地下震源引起的振动以地震波的形式向四面八方传播开来，其中会有能够到达地球另一侧的地震波。对地下进行透视，依据的就是这种地震波的传播速度。

地震波的传播速度因它通过的岩石的种类而不同。即使同一种岩石，随着深度增加而压力增大，一般说来，地震波的传播速度会加快。此外，即使是同一种岩石受到同样的压力，传播速度也会随温度而变化。温度高，速度慢；温度低，速度快。

构成地幔的岩石大致属于同一个种类，压力的影响特别明显。在地幔中，地震波的速度随深度而增加。在同样的深度传播，速度则主要反映的是温度的差别，因而地震波在水平方向传播，速度也会显示出细微的变化。

地震波从发生地震的震源发出到经过地球内部再抵达地球表面的时间，取决于来到表面的地震波在它经过的路线上行进的速度。利用这个性质，在地表的不同地点设置若干个地震仪测定在各处发生的地震的地震波到达的时间，就可以推断出地下的结构（地震波速度的分布）。

如何知道有地核存在？

地球内部存在着分层结构，这可以通过地震波在层与层之间的分界面发生反射和折射来加以推断。地震波分为P波和S波两种（下图）。P波是相对于行进方向引起前后振动的波，S波是相对于行进方向引起横向振动的波。S波具有不能通过液体层的性质。在监测从震源直接来到地表的地震波时，在地球的另一侧附近会有一个区域只检测到有P波到来而没有S波到来（右图）。这就意味着地球内部有一个S波无法通过的液体核心存在。对监测到的地震波作更深入的分析，则发现核心内部也分为两层，存在着一个固态的内核。

（本文发表于《科学世界》2011年1期）