# 地震波

- 本节贡献者: {{ 姚家园 }}、{{ 田冬冬 }}
- 最近更新日期: 2022-11-12
- 预计阅读时间: 20 分钟

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震源激发的机械振动以地震波的形式在地球内部传播。地震波分为体波（body wave）
和面波（surface wave）两种类型。体波是指在地球内部传播的波，而面波是指在地球表面
附近传播的波。本节将介绍最基础的地震波理论。

## 体波

体波分为 P 波（P-wave）和 S 波（S-wave）两种。

从传播速度的角度看，P 波比 S 波传播速度快。因而 P 波总是最先到达观测者所在的位置，
S 波则在 P 波后到达。因而，P 波和 S 波也分别被称为 **p**rimary wave 和 **s**econdary wave。

从物理属性上来说，P 波是一种纵波（longitudinal wave），P 波在介质中传播时，介质的
运动方向与波传播的方向相同或相反，介质交替压缩和膨胀导致介质的体积发生变化（如下图所示），
因而 P 波也称为压缩波（com**p**ressional wave）。S 波是一种横波（transverse wave），
S 波在介质中传播时，介质的运动方向与波传播的方向垂直，会造成介质的剪切变形，但
不改变介质的体积（如下图示），因而 S 波也称为剪切波（**s**hear wave）。

事实上，地震学家首先根据波到达的先后顺序将两种波命名为 primary wave 和 secondary wave，
并简称为 P-wave 和 S-wave，最后在进一步理解了两种地震波的物理属性后，才分别
将其称为 com**p**ressional wave 和 **s**hear wave。

:::{figure} body-wave-propagation.jpg
:align: center
:alt: "体波的介质运动方向以及波传播方向"
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体波的介质运动方向以及波传播方向。引自《[Introduction to Seismology]》（第三版）图 3.2。
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## 面波

沿着地球表面附近传播的面波也有两种，即瑞利波（Rayleigh wave）和勒夫波（Love wave）。
Rayleigh 波在地表传播时，介质的运动既有与波传播方向相同或相反的分量，又有与波传播方向垂直
的分量（如下图示）。Love 波在地表传播时，介质的运动方向与波传播方向垂直（如下图示）。
面波的振幅随着深度增加会剧烈减少。

:::{figure} surface-wave-propagation.jpg
:align: center
:alt: "面波的介质运动方向以及波传播方向"
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基阶 Love 波（上）和 Rayleigh 波（下）的介质运动方向（假设面波沿着页面从左向右传播）。
引自《[Introduction to Seismology]》（第三版）图 8.5。
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[introduction to seismology]: https://www.cambridge.org/us/academic/subjects/earth-and-environmental-science/solid-earth-geophysics/introduction-seismology-3rd-edition?format=HB&isbn=9781316635742