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(2) In future presentations of the research findings, in addition to the course project website and public presentations, your real name and personal information will not appear in this research report. If you are interested in the research results, we can provide you with an executive summary after the study is completed.
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科學實驗室 / 地球科學
地球科學實驗

地震波陰影帶與地球內部

從震源向四面八方發射 P 波與 S 波:S 波進不了液態外核、P 波被折射轉彎,地表出現收不到訊號的「陰影帶」。拉動地核半徑,自己重演 1906 年發現地核的推理。
t = 0.00 s

實驗數據

尚無記錄。調整參數、完成一次量測後,按「記錄本次數據」把結果存進表格。

實驗參數

觀察波型
外核半徑(假設值)
真實值 3480 km——先拉到別處,再用陰影帶把它找回來

地表測站觀測

S 波陰影帶起點
P 波陰影帶
假設外核半徑
km
實際觀測(地球)
S:>103°
P:103°–142°

畫面符號圖例

  • ★:地震震源
  • P 波/S 波:兩種地震波的路徑
  • P 波陰影帶/S 波陰影帶:地表收不到該波的角度範圍
  • ✕:外核(S 波無法通過液態外核)

實驗任務

  1. 看見陰影帶:按下開始,看 P 波(藍)與 S 波(紅)從震源散開。 S 波碰到液態外核就被吃掉、P 波被折射轉彎——地表哪些角度收不到訊號?對照灰色陰影弧。
  2. 反推地核大小:調整外核半徑,觀察 S 波陰影帶起點角度跟著變—— 調到陰影帶起點剛好等於實際觀測的 103°,記下你找到的半徑。 這正是 1913 年古騰堡測地核深度的方法。你的答案跟真實值 3480 km 有落差: 因為本模型射線走直線,真實地函波速隨深度增加、射線會向上彎——這就是模型簡化的代價。
  3. 液態的證據:勾選「假想固態外核」。S 波陰影帶還在嗎? 由此理解為什麼「S 波陰影帶存在」是外核為液態的關鍵證據(S 波無法在液體中傳播)。
  4. P 波為什麼也有陰影帶:P 波明明穿得過外核,為何 103°–142° 之間還是收不到? 盯著進入核的 P 波路徑——折射讓它「跳過」了一段地表。

模型與假設

S 波陰影帶:S 波(剪力波)無法在液體中傳播,凡是路徑會穿過外核的方向都被吸收, 震央角距 >103° 的測站收不到 S 波——這是外核為液態最直接的證據。
P 波陰影帶:P 波進入外核時速度驟降(約 13.7 → 8.0 km/s),向法線偏折, 出核後「跳過」了 103°–142° 的地表,形成環狀陰影帶。
簡化:採兩層模型(地函均速 11 km/s、外核 P 波 8 km/s),層內走直線; 真實地球速度連續變化、射線是平滑曲線,且未含內核(雷曼 1936 年靠陰影帶內的微弱訊號發現內核)。