sin(i) / v₁ = sin(r) / v₂
在外核(液体)中,S波消失,仅P波通过。
P波、S波在地球内部的传播、反射、折射实时动画。可视化地球层结构(地壳、地幔、外核、内核)和影区。
震源定位和地震早期预警:在多个观测点测量P波和S波的到达时差,进行与模拟器相反的计算,确定震源的位置(纬度、经度、深度)。同时,利用最先到达的P波信息发布预警,在更强的S波和表面波到达之前给出警告。
地球内部结构探查(地震学):将全球观测的地震波传播时间和路径与模拟器这样的模型对比,可以推断地壳、地幔、外核和内核的厚度、密度和弹性特性。影区的存在就是外核为液体的决定性证据。
地下资源勘探(反射地震勘探):人为产生地震波(主要是P波),记录其在地下各层的反射信息。利用模拟器所示的波反射、折射原理,绘制地下图像,用于寻找石油、天然气等资源和断层位置。
建筑物和地基的抗震设计:了解地震波的种类(P波、S波、表面波)和特性(周期、振幅)对抗震设计至关重要。评估地基如何放大S波,然后将这些结果应用于建筑设计。
开始使用这个模拟器时,有几个要点需要特别注意。首先,要理解"各层速度恒定"这个前提假设。实际的地球内部,即使在同一地幔层中,随着深度增加,压力、温度和密度不断变化,速度也连续增加。模拟器用"层"简化了这一点,所以在边界处的折射显得很急剧。实际的观测数据中折射路径会更平滑。
其次,不要混淆"震源距离"和"到观测点的实际距离"。模拟器中的"震源距离"是震源看向地表某点的角度距离(如103°)。但如果地震深度很深,比如600公里,波传出地表的路径就会不同,影区范围也会改变。养成始终关注"地震深度"的习惯很重要。
最后,不要过度解释振幅(震级)的变化。虽然可以用滑块改变振幅,但实际地震波的振幅受传播距离、地基放大效应、散射和衰减等多种因素影响。即使在模拟器中增加S波振幅,液体外核也绝对无法让它通过——这个传播能力的质的差异才是学习的关键。
震级6.5的地震在震源距离80°时发生,假设P波速度8.0km/s、S波速度4.5km/s,则P波到达时间约668秒(11.1分钟),S波到达时间约1193秒(19.9分钟),P-S时差为525秒。能量为10^18.2 J(约158百万吨当量)。穿过液体外核的S波衰减消失,P波反射波(PP、PcP)出现在103~143°的影区内。