国语版不是冤家不碰头:发生地震时处在地震中心的人的感受

当然应该选B，地震波既有纵波又有横波，纵波反映的是地球介质的体应变，而横波则反映地球介质的剪切应变。在地震波中，还有一类沿着地球表面传播的波，称为面波。与面波不同的，在地球内部传播的波相应地称为体波。纵波和横波都是体波，对于地震波而言，纵波最快，横波次之，而面波最慢。比如在地壳里纵波波速为每秒6km，横波波速为每秒4km，而面波波速为每秒3km。

　　严格地说，真正意义上的平面波是不存在的，但是平面波经常可以作为一个非常好的简化。在地球的尺度上看，地震震源可以被当成一个点，因此地震体波是一种球面波，而地震面波则是一种柱面波。地震波在地球内部传播的时候，同时经历着两个物理过程，一个是几何扩散，就是随着波传播的范围越来越大，分配到每个单位体积中的能量变得越来越小，但总能量是守恒的。另一个过程是衰减，就是在地震波传播的过程中，要“损耗”掉一些能量。“损耗”主要是通过两种方式进行的，一种是机械能变成热能，另一种是沿直线传播的地震波在地球内部小的非均匀体上发生散射，从而传播方向发生变化。波的传播过程中，波长是一个重要的特征尺度。如果波遇到的障碍物的尺度比波长大得多，那么波就沿着射线传播，并在障碍物上发生反射和折射，如果波遇到的障碍物的尺度比波长小得多，那么障碍物对波本身来说可以忽略不计；而如果波遇到的障碍物的尺度和波长相差不多，那么波就在这个障碍物上发生散射，因此，直观地讲，多大的障碍物就散射多大波长的地震波。地球内部非均匀体的特点是小的多，大的少。如果我们随便拿起一块石头，分析一下它的非均匀性的话，我们也会得到类似的结论。实际上，这种分布是分形的。

　　所以，一个直接的结论就是，“短波”在地球内部传播时更容易被“损耗”掉。或者换句话说，“损耗”的结果，是使波逐渐地失去了它的高频成分。对于机械能变成热能式的衰减，我们也有类似的结论：“折腾”得越欢，就越容易“疲劳”。

　　现在我们可以用上面的认识来构制我们的第一张“理论的”地震图。如果只考虑损耗和传播的话，我们可以把震源和地震台站作为一个椭球面的两个焦点，这样椭球面上的所有非均匀体的散射都“聚焦”在焦点上。时间越长，椭球面就越大，波传播的距离就越长，因此散射波的几何扩散效应也就越大。椭球面自身的增长是面积的增长，而几何扩散效应是三维空间中的变化，所以椭球面大小的增长所引起的增加被几何扩散抵消掉了，地震台站上记录到的散射波的振幅应该越来越小。这样，我们将得到一个随时间衰减的随机振荡的形象。比较一下真实的地震图就会发现，尽管这种考虑非常简单，却抓住了地震图的“主要矛盾”。这里我们只考虑散射，至于把机械能变成热能的衰减，我们暂且认为它所调节的只是整个波列的振幅。

　　由于非均匀体的分布是随机的，所以在地震图上的振动也必然是随机的。长期以来，工程地震学家正是用随机的时间序列来作为地震引起的地面运动的一个近似。但是地震学家似乎并不喜欢这种随机的图像，所以在相当长的一段时间内，他们的注意力并不是放在“占主要地位的”随时间衰减的“尾巴”上，而是放在“带动”这一“尾巴”的“龙头”上，他们认为这些“龙头”是来自地球内部或震源的某种确定性的信息，这些“龙头”被称为“震相”。运用前面刚提到的关于纵波、横波、面波的知识，我们还可以构造第二张包括了纵波、横渡、面波三种波的“理论的”地震图。从频谱上看，体波（包括纵波和横波）通常具有比较连续的、比较宽的频谱；而面波通常具有比较窄的甚至离散的频谱。从时间上看，体波通常具有比较短的甚至脉冲状的形状；而面波通常具有比较长的、甚至简谐式的形状。这种特性可以从一个极端简单的模型中得到理解，拿一个均匀的二维盘当作“地球”，可以看到体波的传播是“直截了当”的，因为在震源处的运动本身就比较“干脆” ——那是岩石的断裂——所以体波的持续时间也比较短。而面波的传播则要满足一定的条件，就是必须“首尾能够相顾”。这样，只有少数几个波长的振动可以满足这一条件，所以面波的频谱是很窄的，甚至是离散的；同时，面波的持续时间可以比较长，其形状接近于简谐运动。

　　比较一下真实的地震图，就会发现我们的理解至少在一定程度上是正确的。这种理解本身为我们提供了一个研究地震波的原则性的方法。我们可以在理论上知道地震图是什么样子的，我们的理论最初是针对均匀的地球的，确切地说，这是一个均匀的、没有结构的地球再加上一个随机散射的背景，如果真实的地震图与这个图像有偏离，那一定是地球内部特定的结构造成的，我们可以用这种偏离勾画出地球内部的结构，再回过头来与真实的地震图进行比较，以发现新的结构。这样的故事，我们在天文学中是很熟悉的，我们有了只考虑天王星的理论结果，它与真实情况的偏差导致了海王星的发现，而同时考虑天王星和海王星的理论结果与实际情况的偏差又导致了冥王星的发现。事实上，地震波一直是探测地球内部结构的主要手段，也是最有效的手段。用“逐次逼近”的研究方法，用地震记录来研究震源、地球内部结构和地震波本身，是地震学的主要内容。地震学家伽利津说：“可以把一次地震比作一盏灯，它点燃的时间很短，却为我们照亮了地球的内部，使我们了解到在地球内部发生了些什么……”。

　　四、在不同距离上“看”到的地震波

　　以地球为参照物，地震震源与接收点之间的关系可以分成四种：地震就在“脚下”，地震在100km范围内，地震在100～1000km范围内，地震在1000km之外。在这四种情况下，起决定性作用的地震波是不同的。

　　对于地震“就在脚下”和地震在100km范围内的情况，可以清楚地看到走在前面的纵波和走在后面的横渡及其尾波，由于震源与观测者之间的距离比较近，所以地震波的高频成分还没有被衰减掉。正是这些高频成分造成了地面上的普通建筑物的破坏。

　　对于地震在100～1000km范围内的情况，除了能见到纵波、横波及其尾波之外，还能见到一类特殊的地震波——首波。首波的出现主要是因为在地壳下方的波速比地壳中的波速高，所以走在地壳下方的波反而比走在地壳中的波“先行到达”。此外，来自地壳下部以及地壳内部间断面的反射波和转换波也经常能看得到。在一些情况下，还可以见到“发育”得不是特别好的面波。

　　对于地震在1000km之外的情况，地震波可以分成两类，沿地球表面传播的面波此时具有广阔的空间去“驰骋”，而体波则可以穿透到更深的地球内部。由于体波的几何衰减是“立体”的，而面波的几何衰减是“平面”的，所以面波的衰减自然比体波慢得多，在这种情况下，面波变成了地震波的主角，不过体波也有丰富的表现。只是由于震源与地震台站之间的距离比较大，所以高频成分大部衰减掉了，此时地震波以长周期为主。

　　体波可以从比较小的距离到比较大的距离连续地追踪，但是在大约104°（在地球表面1°约等于111?1km）左右的距离上，体波突然“消声匿迹”，出现了一个“影区”。这种现象的原因是，地震波在地核的界面上发生了折射。地震学家古登堡正是根据这一现象确认了地核的存在。原来这一巨大的“影区”竟是地核的影子。从地震波传播的情况来看，地核似乎是不传播横波的。地震学家因此推测，地核是液态的。1936年，丹麦女地震学家莱曼在“阴影”中辨认出地球的固态内核的形象，即在液态的地核之中还有一个固态的地球内核。当时很多专家对此表示怀疑，但最后还是莱曼胜利了。她的“武器”不是别的，就是地震观测资料。1996年，宋晓东和理查兹发现，地球内核的转动比地壳、地幔快，这一发现引起科学界的普遍关注。现在科学界正在争论的问题之一是，内核转动究竟是时快时慢呢，还是一直比地壳、地幔快？1998年，宋晓东和汉伯格又发现，内核也是有结构的。

应该是越靠近震中，上下震动感越明显，摇晃感越不明显。

ABCD都有可能

B

C

B