【國語日報專區】地震專題：來自地球另一端的振動

如果美國的加州發生大地震，最快到達臺灣的地震波會是走哪一條路呢？答案是：地底下的路。

地球內部是地震波走的最短路徑

因為地球接近球體，光看球體表的部分，總會覺得加州和臺灣的最短距離是一條弧線。但如果我們把球切開，就會發現最短的距離不是走球的表面，而是球的內部，地震波其實「走」的，其實是這條地底下的路！

地震發生後，朝著四面八方傳送的地震波中，可依傳播的路徑分成兩大類：表面波和實體波，沿地表傳遞的波稱作表面波，而實體波則可以在地球內部傳播、穿透地下。

會造成災害的地震波，多半以表面波為主，它造成的搖晃較大，容易使房屋「共振」。共振指的就是房屋對某些地震波動頻率「特別有感覺」，表面波會因此讓房屋搖得會比實體波來到時還要大，而共振的程度越明顯，對房屋安全就越危險。

穿透地下的實體波，通常比較小，但它能像細水長流一樣；只要地震夠大，即在使地球的另一端擺放儀器，還是能收到微弱的震波。

地震波的實體波會穿透地球，所以加州發生的地震，最快的地震波會從地球內部傳到臺灣

地震儀就像超大聽診器

現代的地震儀器非常靈敏，還可以分得出不同的地震波頻率，前面提到的實體波，它就算傳到地球的另一端，某些頻率會保持在固定的範圍，這樣科學家就能「認出」這種波動，也能確認它過來的時間、甚至可以分析它穿過了哪些不同的物質，而科學家就像是把地震儀當作聽診器，了解地震波穿過地球內部時產生的變化來猜測地球內部的樣子，地球每年都會發生幾次規模大於7.0的地震，科學家歸納了許地震波穿透地球時的規律性，加上觀察其它行星、從太空中掉落到地的隕石和地表石頭的差異，還有實驗室的各種分析，才能斷定地球內部可以分成三層。

科學家運用地震波中的P波，穿過地球時的不同偏折，了解地球內部的分層構造。圖片來自中央氣象局地震百問。

地震波除了會穿透，還會反射

雖然往地下鑽一口井是最直接探測地震的方法，就像我們切開蛋糕看裡面的夾心一樣，但鑽井的難度高、秏費的金錢非常多，加上地底下其實十分複雜，就像有千百種的蛋糕口味般，要完全弄清楚，地面早就桶成蜂窩了！這時地震波就可以派上用場，有時科學家會利用炸藥或撞擊製造人工震波，利用震波遇到地層反彈回來的波，來了解局部的地下狀況，通常用來尋找石油、礦產等資源。

利用地震波研究火山的構造

此外，天然的地震還有不同妙用，雖然小地震傳不遠，還是可以幫助我們了解小範圍的地下構造，而且天然地震的好處是，能量還是比人工地震高，所以探索的範圍也較大，像是用來研究火山底下的岩漿庫，就很有幫助。今年四月，臺灣的地震學博士黃信樺參與的一項研究也提出重大貢獻：研究團隊發現美國黃石公園地底下的岩漿庫比過去想像的還大得多，也讓人們藉此研究更清楚怎麼運用地震波研究火山。

所以無論是穿透的地震波、反射的地震波，科學家總能想出研究的方法來探索地底，雖然看起來可能像瞎子摸象一樣，但經過不同的科學方法驗證，即使我們無法親眼看見地底，還是可以有很接近的推論呢！

知識小百科：

地震波的頻率是什麼？

一個完整的波動會上下或左右振動一次再回到原點，而地震頻率就像是「一秒振動多少次」的概念，當頻率很高時，看到地震波的樣子就很緊密，可能一秒振動數次，而頻率低時，地震波的樣子就稀疏，就有可能數秒鐘才來回振動一次。