穿透地球 · QuakeLab

把地球剖开,看地震波怎样穿过它:调震源深度和震级比较震级与烈度;布设地震台看纵波先到、横波后到;用三个台站的 S−P 时差画圆定位震中;从 104° 以外消失的横波和 104°–143° 的影区推出液态外核与固态内核;拖动速度剖面找莫霍面和古登堡面;最后凭地震记录判断四颗陌生星球的内部结构。波的传播按 PREM 地球模型做射线追踪。

学科:地理 · 适用学段:初中、高中 · 知识点:震源、震中、震级与烈度、纵波与横波、影区与地核、莫霍面与古登堡面

章节内容

地震来了

岩层在地下突然破裂的地方叫震源,它正上方的地面叫震中。震源到震中的距离是震源深度。

震级表示一次地震释放能量的多少,一次地震只有一个震级;烈度表示地面受影响和破坏的程度,同一次地震在不同地方的烈度不同。

调震源深度和震级,按“发生地震”,再在地表点几下,放几个城镇看看烈度。

纵波与横波

地震发生时,震源同时发出两种体波。纵波(P 波)像推拉弹簧,质点沿传播方向前后振动;横波(S 波)像抖动绳子,质点垂直于传播方向振动。

先预测哪种波先到,再点击剖面边缘或地表布设地震台,按播放,看记录鼓上谁先起跳。

三台定位

某地发生了一次地震,震中位置未知。你有三台地震仪。

在地图上布设三个台站,按“记录”。在每条地震图上点出 P 波和 S 波的起跳时刻,S−P 时差乘以 8.4 km/s 就是台站到震源的距离。以台站为圆心画圆,三个圆的交点就是震中。

影区之谜

1914 年,古登堡注意到:离震中 104° 以外的台站收不到横波,而在 104°–143° 之间,连纵波也几乎收不到。这一圈地带叫影区。

在地球上不同距离布台,看走时图慢慢填满。再用右侧的“假设”切换,比较假设的地球与真实记录。

剖开地球

根据地震波速度的突变,地球内部有两个最重要的不连续面:莫霍面(大陆下平均约 33 km)和古登堡面(约 2900 km)。以它们为界,地球分为地壳、地幔和地核;地核又以约 5150 km 的界面分为液态外核和固态内核。

拖动右侧速度剖面上的深度游标,找出三个界面;点击剖面上的圈层,打开标本卡。

闯关:陌生星球

探测器在四颗陌生星球上各放下一套地震仪。它们的内部被盖住了,你只能看地表的波和台站的记录。

每颗星球最多布 6 个台站。根据哪里有 S 波、哪里有影区、影区里有没有微弱的 P 波,判断它的内部结构,并估计液态核的大小。

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