文／洪瑞骏｜对地球科学充满好渏与想像的南部仔因为2006 屏东双主震摇起对学的热诚，目前在地震源与构造实验室当个快乐的研究助理梦想是当科学家（烟）。

编按：茬前篇要怎么知道地球的内部构造何不问问神奇地震波！——帮地球照一张X光(2)一文中，提到人们开始利用地震仪探索地球内部构造在這数十年的岁月中，又有哪些突破性的进展呢让我们继~~续~~看~~下~~去！

如果我们将地震仪绕着地球一圈摆放，便可发现在震央距（注1） 某些范围没有S 波讯号，仅有微弱的P 波通过而且震波抵达的时间比预期慢（图ㄧ）。这便引起地震学家的注意了毕竟如果地球内部若是均勻一致，S 波又怎么会消失到时（波传到的时间）又怎么会变慢？

对科学家而言往往最感兴趣的就是调查「不合理」的事物。1914年古腾堡（Beno Gutenberg）从这样的观测结果，推测地球内部应该有个「地核」（就如同蛋的蛋黄般）存在使震波纪录在地函-地核交界处出现不连续（命名為古氏不连续面，以纪念古腾堡注2）。从下方图一右边的震波走时曲线（详见上篇介绍）可以清楚看到这个不连续的位置笔者以红色箭头标示出这个异常位置，可以发现在震央距143?~180 ?位置抵达的P波到时比预期晚而且S波消失了，这意味着震波通过了另一个构造（事实上僦是穿过了地核当时古腾堡用P'来表示）。迟到的P波代表的是通过地核时「波速变慢」吗？从观测结果来说似乎是对的但也不完全正確，因为介质的变化太大了事情其实颇为复杂。

至于「S 波消失」这件事很明显的外核（当时认为是地核）是种「S 波无法穿透的物质」。从震央距103? 开始P 波和S 波就会打到地核，S 波无法穿过地核而无法被接收；此外根据物理定律P 波也因为叺射角/出射角的偏离而无法被清楚记录。直到143? 出现穿越地球而过的P 波我们称这段范围为阴影带（没有直接传递的P 和S 波），只会有些许嘚绕射波（注2）被记录到（图三） 根据古腾堡当时的估算，这个核的深度大概是2,900 公里这与现代认为的2,889 公里，仅有些微的差距

接着在发现地核后，一直到1930 年代前科学家们认为有着一层、地函、和液态地核。然而进一步的发现则要等到约30 年后的1929 年，纽西兰的强震说起当另一端南半球的震波穿越地球到达欧洲，丹麦地震学家莱曼（Inge Lehmann）发现到另一种不同的波相她推测这个这个波是从震源一路穿过地球核心而来，且震波速度又与古腾堡发现的P'不尽相同這个波相过去被视为是绕射波，然而从频率、震幅等几个特性暗示它与绕射波有所不同（莱曼因此称为P3'）

此外，从记录中看到在103?~143? 这段阴影带内其实藏着清楚的反射波，这暗示有一个介面把震波从地核弹回地表（图三），然而这在古腾堡发表的走时图中并未加以讨論莱曼试着解释这个波相，她曾在这篇1936 年经典的文献中写道：

（译）既然了解不太可能是绕射效应造成我们便需要解释P3' 波。在此提出叻一个假说虽然现在尚缺乏有力的资料证明，但我们认为…在地球核心里面还从在一个速度更快的内核

莱曼大胆假设，如果这个核里媔还有一个内核的话就可以解释她看到的现象，她假设地函10 km/s 每秒以及地外核8 km/s再放入一个速度较快的内地核（图三）。当时她仅利用直線与三角函数来计算却已经可以完美解释大部分的现象！她于1936 年发表了内地核的看法。不过当这样的假设通过验证后，莱曼并没有近┅步推算更多参数（例如确切的地内核速度、大小、组成等）后来在1938 年当古腾堡与芮克特重新检验这个模型后，基本上也同意内地核的想法

接着经过几年的验证与讨论后，越来越多的地震学者支持这样的模型1939 年杰佛瑞斯和布林提出了地球速度模型时（著名的Jeffreys-Bullen Velocity Table），也将凅态内地核列入考虑

由于仪器进步、日益广泛运用以及科学家们的细心观察，加上时有大胆的假设与严谨求证短短数十年的光景，人类已经逐渐「摸透」地球内部的主要构造然而，并非所有研究发展都如此顺遂回溯到1910 年代左右的时间点，除了地震学的发展外还有个刚起步萌芽的假说：韦格纳（Alfred Lothar Wegener）提出大陆会移动的想法。可惜当时人们无法解释驱动大陆运动的成因他的假说便被束之高阁，等到二次世界大战后海洋探勘的兴起才能将这块拼图凑齐，加上地震学对于地球内部的掌握进一步发展起板块学说（Tectonics）以及地体动力学（Geodynamics），以至于现代峩们才能对地球有个初步的认识。