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2016年5月18日 星期三
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有問有答:地球有如溏心蛋?


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■地球內部結構示意圖。 維基百科

假如來一趟地心之旅,會看到哪些奇景?生活在地球表面的人類一直好奇地球的內部是什麼模樣。無奈以當今的技術手段尚不足以讓我們直接深入地下觀察研究。

地震「縱橫波」透露地心結構

不過,地球科學家還是想到了其他方法來了解地球內部結構,比如利用地震波。埋在地下的炸藥爆炸時會引發一次微小地震,產生的地震波就會傳到四面八方。地面上裝置的地震儀接收到地下地震波後,就能分析出許多地下的情形。這就是目前尋找地下資源時所採用的人工地震勘探法。

這種人工地震產生的地震波只能深入地下數公里,因此想了解地球深部的結構,只有利用天然地震產生的地震波了。

天然地震能量巨大,產生的地震波幾十分鐘就可以「跑」遍地球的整個身體。地震波的傳播速度,與所通過的介質的性質有關,可分為縱波和橫波。縱波既能在固體中傳播,也能在液體中傳播,而橫波不能在液體中傳播。地球內部若介質不均勻,在兩種介質的界面上,地震波會發生反射和折射。根據記錄到的各種不同波的到達時刻,可計算出地下不同深度的地震波速度,描繪出地球內部結構的特點。

蛋殼蛋白蛋黃 地殼地幔地核

1909年8月,克羅地亞首都附近發生了一次地震,當地學者莫霍洛維奇在研究地震儀收集到的信息時,發現地震波在地下幾十公里處速度突然增大,說明此處有一個界面,界面上下物質的成分或結構有顯著差異。這個界面後來被稱為莫霍洛維奇不連續面,簡稱莫霍面。

莫霍面之下,越深處地震波速度越快,但是到了約2,900公里深處時,縱波的速度從13.7公里/秒急速下降為8公里/秒,而橫波則停止傳播。這個界面是1914年由古登堡首先發現的,所以稱為古登堡面。

根據這兩個界面,地球科學家將地球內部分為3個層圈,莫霍面以上的地球表層稱為地殼,莫霍面到古登堡面之間的地球部分稱為地幔,古登堡面以下到地心之間的部分稱為地核。如果把地球比作一個雞蛋,最外部薄薄的地殼好比蛋殼;位於中心部位的地核就是蛋黃;像裹�茬J黃的蛋白一樣包圍�茼a核的,那就是地幔了。

3個大層圈已經確定,但每一層內部就是均勻的嗎?答案是否定的。通過進一步用地震波「這盞明燈的照射」, 1923 年地質學家康拉德發現,地殼還可以分為上下兩層,上層富含硅、鋁元素,下層富含硅、鎂元素。

地幔也可分為上地幔和下地幔兩層,在上地幔上部有一個軟流圈,裡面儲存�茪j量流動的岩漿。軟流圈頂部的上地幔部分與地殼共同構成了岩石圈,在軟流圈上運動。地核外層為外核,因為橫波無法傳播,可見其是液態(或處於熔融狀態),地核內層為內核,內核橫波能傳播,可見其是固體。

所以說,地球這隻特大號「雞蛋」煮得並不太熟,它的「蛋黃」還有一部分呈現液體狀態呢!

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