地震波 S 波在液體處消失的問題？

看到資料上說 S 波不能在液體中傳播是因為液體不能夠阻抗剪切，這是什麼意思？還有，看地震波圖像上比如 S 波在核幔界面消失，為何後來又會出現？按理說阻斷了不就消失了嗎

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要解釋清楚這個問題，需要清楚得了解一些基礎的定義。這個答案會盡量面向那些沒有怎麼接觸過地震波概念的人。

1. 什麼是波？
根據Wave的解釋：

In physics, a wave is disturbance or oscillation that travels through matter/space, accompanied by a transfer of energy.

即，波是穿過介質/空間的某種disturbance或oscillation。那麼disturbance或者oscillation又是什麼意思呢？

Oscillation is the repetitive variation, typically in time, of some measure about a central value (often a point of equilibrium) or between two or more different states.

所以，不嚴格的說，介質相對於某個平衡位置來回振蕩即為波。

2. 什麼是P波和S波？
在地震學發展的早期，對於地震以及地震波的認識都還很不成熟。地震學家們從稀少的地震波記錄中觀測到了兩個很強的波，一個到的早一個到的晚，於是將前者稱為P波（primary，傳播速度快，到的早），後者稱為S波（secondary，傳播速度慢，到的晚）。

隨著研究的不斷深入，終於有那麼一點理解了地震波。所謂的P波其實是壓縮波，而S波其實是剪切波。所以P和S的含義就有些改變了，P波表示壓縮波（pressure wave或compressional wave），S波表示剪切波（shear wave）。無論是壓縮波還是剪切波，其實都不是什麼新的概念，壓縮波對應於物理學中的縱波（longitudinal wave），剪切波對應於物理學中的橫波（transverse wave），地震學只是給它們重新起了一個比較特別的名字而已。

3. P波（縱波）
縱波的特點是質點運動方向與波傳播方向平行。生活中縱波最常見的例子是彈簧。

圖片來源：2.4 縱波 - 興倫信息有限公司
當彈簧被拉伸或壓縮時，質點離開了其平衡位置後，根據胡克定律很容易知道會存在一個力將質點拉回到平衡位置，然後就開始了質點的振蕩之旅。

4. S波（橫波）
橫波的特點是質點的運動方向與波傳播方向垂直。最常「見」的橫波是電磁波，但是因為電磁波本身又看不見，所以就沒有什麼比較實際的例子了。

對於S波而言，為什麼質點在偏離平衡位置後還可以回來？

這是一張示意圖，原本是一個好好的矩形，在外力在作用下發生了形變，變成了上圖所示的樣子。圖中箭頭代表質點沿著x1方向的位移量，可以看到，在x2方向上，不同位置其質點的位移量是不同的。於是就引入了應變：

應變的存在進一步產生了應力：

這樣一個應力的存在，即是質點能夠回到其平衡位置的一個重要原因。

5. 為什麼S波無法在液體中傳播？
由應變產生應力的過程中有一個常數，表示剪切模量，其反應了介質抵抗形變的能力。對於液體來說，剪切模量的值為0，所以在液體中出現剪切應變時，不存在一個相應的剪切應力，使得質點回到其平衡位置。這也就是S波無法在液體中傳播的原因。

6. S波為何會在內核重新出現？
簡單的說，這是因為在界面處P波和S波可以相互轉化。

理論上，在任何一個界面處，波都會發生反射和折射，這兩個過程都遵循Snell定律：

因而當一個P波入射到某個界面時，會產生反射P波、反射S波、折射P波、折射S波，如下圖：

所以，從震源出來的的S波，在經過核幔邊界時必須以P波的形式繼續傳播，當傳播到內核邊界時，則可以繼續以P波或/和S波的形式傳播。幾個有意思的問題：

1. 從物理圖像上，怎麼理解P波和S波的互相轉化？
2. 以S波形式穿過內核的震相（PKJKP等），理論上是存在的，但是實際觀測中卻鮮有發現，why？

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作為一名地物大一的學生，專業課還沒開。但通過導論的講解，P波可以在液體中傳播，但P波通過5150面（即地核的液體外核和固體內核的分界面）時會發生自有反射。重新產生S波，和P波。你可以看看地震波的反射圖，很亂的，並不是想像的只有兩種波，另外還有面波。下圖是課本上的插圖，希望對你的理解有所幫助。最後希望知乎上的大牛指點 。

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S波消失了，但P波還在啊，P波可以在固液介質傳播，當其遇到波阻抗分界面時，根據snell定律和能量守恆就會產生轉換波，即分解為P波和S波。

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