為什麼地震波傳遞過程中會發生彎曲？

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我想題主你可能誤會了一些事情。

首先，該題目的正確說法是「為什麼地震波在地球中的傳播路徑是彎曲的」。

關於傳播路徑的狀態，首先來說下斯奈爾定律。

斯奈爾定律指的是當地震波穿過速度分界面的時候，產生的傳播方向的改變的現象。

於是，地震波的傳播路徑就產生了一定程度的彎曲。

對於層狀介質，地震波的傳播路徑可以根據斯奈爾定律表示為如下情況：

對於地球來講，我們只要把水平層狀介質轉變為球形層狀介質就可以了：

之所以會出現弧線形的傳播路徑，問題出在介質上。

我們都知道，一般假設當中的均勻半空間（全空間）介質是幾乎不可能存在的。

從斯奈爾定律上來看，兩側速度差異越大，射線路徑的彎曲程度也就越大。如果介質每一層非常薄、層與層之間的速度變化非常小，那麼這種夾角就會越來越不明顯，越來越接近圓弧狀。

而研究地球深度的時候，我們通常把介質定義為：速度連續變化的介質。

在這種情況下，射線的傳播路徑就無限接近於一個平滑曲線了：

上圖左側的介質就屬於速度連續變化的介質，右側是存在一個明顯的速度分界面的介質。二者的射線路徑中可以看出明顯區別。

對於題目中給出的圖來講，更接近於右側的圖形，在不同的圈層處我們也發現了明顯的速度分界面，比如萊曼面、古登堡面。

另外，圖中給出的地震波傳播路徑只是一個示意圖，不代表真實傳播狀態。換句話說，這是在我們給出的某種速度模型（比如PREM）的約束下，計算出來的射線路徑。至於地震波具體怎麼傳播的，還要做進一步分析。

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本質上地震波和光都是以波的形式傳播，該問題可類比光的折射。

在同一圈層內，一般可以粗略認為，越往深的地方，波速均勻升高，因波的折射作用而形成彎曲路徑，該情況可類比海市蜃樓的形成。

不同界面分界面上（如核幔邊界），物質狀態有明顯差異，p波有明顯的波速改變，折射角有明顯的變化，因此出現p波影區。

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貓走直線還是曲線取決於老鼠，地震在介質中傳遞取決于波阻抗？反正要時間短！

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對，費馬最小作用原理、折射定律起作用。前面幾位回答的很好！

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猜測題主是學地質的。。。

前面有答主@徐子揚已經十分專業地回答了這個問題，但是看了評論發現提問者貌似還有些不理解，在這裡補充回答一點皮毛知識。

地震波運動學裡面有一個最基礎的定理叫「費馬原理」，即地震波傳播路徑為走時最短路徑（走時的意思就是傳播時間）。

當在均勻、各向同性、完全彈性介質中時，這個路徑就是直線，因為這時傳播介質中各處的速度是處處相等的，所以按兩點之間線段最短來走。

當介質不均勻時，介質中各點速度就不會處處相同了，這時按照斯奈爾定律（重點！），就會出現路徑是彎曲的現象。地球雖然能分出不同的各圈層，但那只是一個較粗略的劃分，大致是根據介質相態的不同劃分的。實際上在同一圈層內部，介質也不可能是完全均勻的，因此速度存在著不同，從而傳播路徑就是彎曲的了。

以上所說的彎曲，均是針對同一圈層的。另外，這個原理雖然類似於物理學中的折射，但是在地球物理中，叫做「透射」。

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