地震与地震波

2008年5月，我国四川省汶川县发生了8级的大地震，给当地人民生产生活造成了巨大的损害。为什么地震会有很强的破坏性呢?地震发生在地下深处，地表为什么会震动?为了解决这些疑问，我们需要了解地震的相关知识。

地震时会产生两类弹性波从波源向外传播。第一类波的物理特性类似于声波。声波，乃至超声波，都是在空气里由交替的挤压(推)和扩张(拉)而传递。因为液体、气体和固体岩石一样能够被压缩，同样类型的波能在液体如海洋和湖泊及固体地球中穿过。在地震时，这种类型的波从断裂处以同等速度向所有方向外传，交替地挤压和拉伸它们穿过的岩石，其颗粒在这些波传播的方向上向前和向后运动，换句话说，这些颗粒的运动是平行于波的传播方向的。在地震学中，这种类型的波叫纵波，它是首先到达地面的波。

弹性物质可发生剪切和扭动，可以允许横波传播。地震时会产生横波。在横波通过时，岩石的表现与在纵波传播过程中的表现不同。因为横波涉及剪切而不是挤压，使岩石颗粒的运动垂直于运移方向。这些岩石运动可在一垂直方向或水平面里，它们与光波的横向运动相似。横波和纵波同时存在使地震波成为具有独特性质的组合，使之不同于光波或声波的物理表现。因为液体或气体内不可能发生剪切运动，所以横波不能在它们中传播。

一般的岩石，如果不强迫它以太大的振幅振动，都具有线性弹性，即由于作用力而产生的变形随作用力线性变化。这种线性弹性表现服从虎克定律，该定律是以与牛顿同时代的英国数学家罗伯特·虎克(1635—1703年)名字命名的。虎克定律是力学基本定律之一，是适用于一切固体材料的弹性定律，它指出:在弹性限度内，物体的形变跟引起形变的外力成正比。地震时，岩石随着外力作用的增大而增加变形。在大多数情况下，变形将保持在线弹性范围，在摇动结束时岩石将回到原来位置。然而在地震中有时因为地震强度太大会发生例外表现，例如当强摇动发生于软土壤时，会残留永久的变形，波动变形后并不总能使土壤回到原位。

弹簧形变是我们最常见的弹性形变。与弹簧压缩或伸张有关的能量为弹性势能，与弹簧部件运动有关的能量是动能。任何时间的总能量都是弹性能量和运动能量二者之和。对于理想的弹性介质来说，总能量是一个常数。在最大波幅的位置，能量全部为弹性势能;当弹簧振荡到中间平衡位置时，能量全部为动能。我们曾假定没有摩擦或耗散力存在，所以一旦往复弹性振动开始，它将以同样幅度持续下去。这当然是一个理想的情况，实际上振动幅度会逐渐减小直到最后停止振动。在地震时，运动岩石间的摩擦逐渐生热而耗散一些波动的能量，像振动的弹簧一样，地球的震动将逐渐停息。

当地震波传到地球表面时，首先传来的是纵波，地面上的人会感觉到上下颠簸，这时就要尽快想办法撤离到安全地带，注意保护自己和身边的人;随后传来的是横波，人会感觉左右摇晃，横波的破坏力远大于纵波。为了减小地震损坏，平时需注意搜集掌握一些防地震安全常识。