地震波
地震波是地震能量以波的形式传播的现象。当地下岩石突然断裂或错动时，释放的能量以地震波的形式向四面八方传播， 引起地面振动。了解地震波的特性对理解地震影响和制定防震措施至关重要。
地震波的类型
地震波主要分为体波和面波两大类。体波在地球内部传播，面波沿地表传播。
体波
P波（纵波）
P波是Primary Wave（初至波）的缩写，是地震中传播最快的波，最先到达地表。
- 传播方式：质点沿波传播方向做往复运动，类似声波
- 传播速度：约5-7公里/秒，是所有地震波中最快的
- 传播介质：可以在固体、液体和气体中传播
- 破坏性：相对较小
- 感受：类似于"推拉"运动，先感到向上的推力
S波（横波）
S波是Secondary Wave（次生波）的缩写，是P波之后到达的第二种波。
- 传播方式：质点垂直于波传播方向做往复运动
- 传播速度：约3-4公里/秒，比P波慢
- 传播介质：只能在固体中传播，不能在液体和气体中传播
- 破坏性：较大，是主要的破坏性波
- 感受：类似于"摇晃"运动，感到水平方向的摇动
地震预警原理
地震预警系统正是利用P波比S波传播速度快的特性。当地震发生时，P波先到达监测站，系统检测到P波后立即发出警报， 在破坏性更强的S波到达前，争取几秒到几十秒的预警时间。这些宝贵的时间可用于自动关闭危险设施、减速高铁和地铁、 人员快速避险等。
面波
面波是沿地球表面传播的波，由体波在地表产生的。面波传播速度比体波慢，但振幅大，持续时间长， 对地表建筑物的破坏作用很大。
Love波
Love波是一种水平剪切波，质点做水平方向的运动，垂直于波的传播方向。
- 传播速度：约2-4.5公里/秒
- 特点：在地表传播，对建筑物基础有较大破坏作用
- 感受：水平方向的摇晃，类似S波但更强烈
Rayleigh波
Rayleigh波是一种类似海浪的波，质点做椭圆运动，既有水平方向也有垂直方向的分量。
- 传播速度：约2-4公里/秒，是所有地震波中最慢的
- 特点：振幅大，持续时间长，对高层建筑影响显著
- 感受：类似坐在海浪上的起伏感，地面有明显的上下起伏
地震波的传播特性
波的衰减
地震波在传播过程中会逐渐衰减，主要有两种衰减机制：
- 几何衰减：随着传播距离的增加，波能量在更大的空间范围内分布，导致振幅减小。 体波的振幅与距离的平方成反比，面波的振幅与距离成反比。
- 内摩擦衰减：波在介质中传播时，部分能量转化为热能，导致振幅减小。 不同介质的内摩擦系数不同，软土地层的内摩擦衰减比坚硬岩石大。
波的反射和折射
当地震波遇到不同介质的界面时，会发生反射和折射现象。这种现象使地震波的传播路径变得复杂， 也是地震波在某些地区增强或减弱的原因之一。
场地效应
场地效应是指地震波在不同地质条件下表现出的不同特性。软土地层通常会放大地震波的振幅， 延长振动持续时间，这就是为什么同一地震在软土地区的破坏通常比在岩石地区更严重。
场地效应与建筑安全
了解场地效应对建筑抗震设计至关重要。在软土地区建造的建筑物需要更高的抗震标准， 特别是当建筑物的自振周期与场地的主导周期接近时，可能发生共振，导致更严重的破坏。
地震波与地球内部结构
地震波是研究地球内部结构的重要工具。通过分析全球地震台网记录的地震波数据， 科学家们绘制了地球内部的"CT图"，揭示了地球的层状结构。
地球的主要层次
- 地壳：最外层，厚度约5-70公里，由轻质岩石组成。 大陆地壳厚度约30-70公里，大洋地壳厚度约5-10公里。
- 地幔：位于地壳之下，厚度约2900公里，由橄榄岩等岩石组成。 地幔上部约100-200公里为岩石圈的一部分，下部为软流圈，可以缓慢流动。
- 外核：位于地幔之下，厚度约2200公里，由液态铁镍合金组成。 S波不能穿过外核，这是科学家发现外核是液态的重要证据。
- 内核：地球最内层，半径约1220公里，由固态铁镍合金组成。 内核的温度高达5000-6000℃，但由于压力极大，铁镍仍然保持固态。
地震波与地震预警
地震预警系统利用P波比S波传播速度快的特性，在破坏性S波到达前提供几秒到几十秒的预警时间。 这些宝贵的时间可用于：
- 自动关闭天然气、电力等危险设施
- 高铁、地铁等交通工具紧急减速
- 医院手术室、精密仪器实验室等关键场所的应急处置
- 学校、工厂等人员密集场所的紧急避险
- 个人采取趴下、掩护、抓牢等防护姿势
中国地震预警系统
中国已在四川、云南等地震多发区建立了地震预警系统，并通过手机APP、电视、广播等多种渠道向公众发布预警信息。 在2019年长宁6.0级地震中，成都市民收到预警后有约10秒的避险时间，有效减少了伤亡。