穿透地球 · QuakeLab

把地球剖開,看地震波怎樣穿過它:調震源深度和震級比較震級與烈度;布設地震台看縱波先到、橫波後到;用三個台站的 S−P 時差畫圓定位震中;從 104° 以外消失的橫波和 104°–143° 的影區推出液態外核與固態內核;拖動速度剖面找莫霍面和古登堡面;最後憑地震記錄判斷四顆陌生星球的內部結構。波的傳播按 PREM 地球模型做射線追蹤。

學科:地理 · 適用學段:國中、高中 · 知識點:震源、震中、震級與烈度、縱波與橫波、影區與地核、莫霍面與古登堡面

章節內容

地震來了

岩層在地下突然破裂的地方叫震源,它正上方的地面叫震中。震源到震中的距離是震源深度。

震級表示一次地震釋放能量的多少,一次地震只有一個震級;烈度表示地面受影響和破壞的程度,同一次地震在不同地方的烈度不同。

調震源深度和震級,按“發生地震”,再在地表點幾下,放幾個城鎮看看烈度。

縱波與橫波

地震發生時,震源同時發出兩種體波。縱波(P 波)像推拉彈簧,質點沿傳播方向前後振動;橫波(S 波)像抖動繩子,質點垂直於傳播方向振動。

先預測哪種波先到,再點擊剖面邊緣或地表布設地震台,按播放,看記錄鼓上誰先起跳。

三台定位

某地發生了一次地震,震中位置未知。你有三台地震儀。

在地圖上布設三個台站,按“記錄”。在每條地震圖上點出 P 波和 S 波的起跳時刻,S−P 時差乘以 8.4 km/s 就是台站到震源的距離。以台站爲圓心畫圓,三個圓的交點就是震中。

影區之謎

1914 年,古登堡注意到:離震中 104° 以外的台站收不到橫波,而在 104°–143° 之間,連縱波也幾乎收不到。這一圈地帶叫影區。

在地球上不同距離布台,看走時圖慢慢填滿。再用右側的“假設”切換,比較假設的地球與真實記錄。

剖開地球

根據地震波速度的突變,地球內部有兩個最重要的不連續面:莫霍面(大陸下平均約 33 km)和古登堡面(約 2900 km)。以它們爲界,地球分爲地殼、地幔和地核;地核又以約 5150 km 的界面分爲液態外核和固態內核。

拖動右側速度剖面上的深度遊標,找出三個界面;點擊剖面上的圈層,打開標本卡。

闖關:陌生星球

探測器在四顆陌生星球上各放下一套地震儀。它們的內部被蓋住了,你只能看地表的波和台站的記錄。

每顆星球最多布 6 個台站。根據哪裡有 S 波、哪裡有影區、影區裡有沒有微弱的 P 波,判斷它的內部結構,並估計液態核的大小。

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