當然應該選B,地震波既有縱波又有橫波,縱波反映的是地球介質(zhì)的體應變,而橫波則反映地球介質(zhì)的剪切應變.在地震波中,還有一類沿著地球表面?zhèn)鞑サ牟?稱為面波.與面波不同的,在地球內(nèi)部傳播的波相應地稱為體波.縱波和橫波都是體波,對于地震波而言,縱波最快,橫波次之,而面波最慢.比如在地殼里縱波波速為每秒6km,橫波波速為每秒4km,而面波波速為每秒3km.
　　嚴格地說,真正意義上的平面波是不存在的,但是平面波經(jīng)?？梢宰鳛橐粋€非常好的簡化.在地球的尺度上看,地震震源可以被當成一個點,因此地震體波是一種球面波,而地震面波則是一種柱面波.地震波在地球內(nèi)部傳播的時候,同時經(jīng)歷著兩個物理過程,一個是幾何擴散,就是隨著波傳播的范圍越來越大,分配到每個單位體積中的能量變得越來越小,但總能量是守恒的.另一個過程是衰減,就是在地震波傳播的過程中,要“損耗”掉一些能量.“損耗”主要是通過兩種方式進行的,一種是機械能變成熱能,另一種是沿直線傳播的地震波在地球內(nèi)部小的非均勻體上發(fā)生散射,從而傳播方向發(fā)生變化.波的傳播過程中,波長是一個重要的特征尺度.如果波遇到的障礙物的尺度比波長大得多,那么波就沿著射線傳播,并在障礙物上發(fā)生反射和折射,如果波遇到的障礙物的尺度比波長小得多,那么障礙物對波本身來說可以忽略不計；而如果波遇到的障礙物的尺度和波長相差不多,那么波就在這個障礙物上發(fā)生散射,因此,直觀地講,多大的障礙物就散射多大波長的地震波.地球內(nèi)部非均勻體的特點是小的多,大的少.如果我們隨便拿起一塊石頭,分析一下它的非均勻性的話,我們也會得到類似的結論.實際上,這種分布是分形的.
　　所以,一個直接的結論就是,“短波”在地球內(nèi)部傳播時更容易被“損耗”掉.或者換句話說,“損耗”的結果,是使波逐漸地失去了它的高頻成分.對于機械能變成熱能式的衰減,我們也有類似的結論：“折騰”得越歡,就越容易“疲勞”.
　　現(xiàn)在我們可以用上面的認識來構制我們的第一張“理論的”地震圖.如果只考慮損耗和傳播的話,我們可以把震源和地震臺站作為一個橢球面的兩個焦點,這樣橢球面上的所有非均勻體的散射都“聚焦”在焦點上.時間越長,橢球面就越大,波傳播的距離就越長,因此散射波的幾何擴散效應也就越大.橢球面自身的增長是面積的增長,而幾何擴散效應是三維空間中的變化,所以橢球面大小的增長所引起的增加被幾何擴散抵消掉了,地震臺站上記錄到的散射波的振幅應該越來越小.這樣,我們將得到一個隨時間衰減的隨機振蕩的形象.比較一下真實的地震圖就會發(fā)現(xiàn),盡管這種考慮非常簡單,卻抓住了地震圖的“主要矛盾”.這里我們只考慮散射,至于把機械能變成熱能的衰減,我們暫且認為它所調(diào)節(jié)的只是整個波列的振幅.
　　由于非均勻體的分布是隨機的,所以在地震圖上的振動也必然是隨機的.長期以來,工程地震學家正是用隨機的時間序列來作為地震引起的地面運動的一個近似.但是地震學家似乎并不喜歡這種隨機的圖像,所以在相當長的一段時間內(nèi),他們的注意力并不是放在“占主要地位的”隨時間衰減的“尾巴”上,而是放在“帶動”這一“尾巴”的“龍頭”上,他們認為這些“龍頭”是來自地球內(nèi)部或震源的某種確定性的信息,這些“龍頭”被稱為“震相”.運用前面剛提到的關于縱波、橫波、面波的知識,我們還可以構造第二張包括了縱波、橫渡、面波三種波的“理論的”地震圖.從頻譜上看,體波（包括縱波和橫波）通常具有比較連續(xù)的、比較寬的頻譜；而面波通常具有比較窄的甚至離散的頻譜.從時間上看,體波通常具有比較短的甚至脈沖狀的形狀；而面波通常具有比較長的、甚至簡諧式的形狀.這種特性可以從一個極端簡單的模型中得到理解,拿一個均勻的二維盤當作“地球”,可以看到體波的傳播是“直截了當”的,因為在震源處的運動本身就比較“干脆” ——那是巖石的斷裂——所以體波的持續(xù)時間也比較短.而面波的傳播則要滿足一定的條件,就是必須“首尾能夠相顧”.這樣,只有少數(shù)幾個波長的振動可以滿足這一條件,所以面波的頻譜是很窄的,甚至是離散的；同時,面波的持續(xù)時間可以比較長,其形狀接近于簡諧運動.
　　比較一下真實的地震圖,就會發(fā)現(xiàn)我們的理解至少在一定程度上是正確的.這種理解本身為我們提供了一個研究地震波的原則性的方法.我們可以在理論上知道地震圖是什么樣子的,我們的理論最初是針對均勻的地球的,確切地說,這是一個均勻的、沒有結構的地球再加上一個隨機散射的背景,如果真實的地震圖與這個圖像有偏離,那一定是地球內(nèi)部特定的結構造成的,我們可以用這種偏離勾畫出地球內(nèi)部的結構,再回過頭來與真實的地震圖進行比較,以發(fā)現(xiàn)新的結構.這樣的故事,我們在天文學中是很熟悉的,我們有了只考慮天王星的理論結果,它與真實情況的偏差導致了海王星的發(fā)現(xiàn),而同時考慮天王星和海王星的理論結果與實際情況的偏差又導致了冥王星的發(fā)現(xiàn).事實上,地震波一直是探測地球內(nèi)部結構的主要手段,也是最有效的手段.用“逐次逼近”的研究方法,用地震記錄來研究震源、地球內(nèi)部結構和地震波本身,是地震學的主要內(nèi)容.地震學家伽利津說：“可以把一次地震比作一盞燈,它點燃的時間很短,卻為我們照亮了地球的內(nèi)部,使我們了解到在地球內(nèi)部發(fā)生了些什么……”.
　　四、在不同距離上“看”到的地震波
　　以地球為參照物,地震震源與接收點之間的關系可以分成四種：地震就在“腳下”,地震在100km范圍內(nèi),地震在100～1000km范圍內(nèi),地震在1000km之外.在這四種情況下,起決定性作用的地震波是不同的.
　　對于地震“就在腳下”和地震在100km范圍內(nèi)的情況,可以清楚地看到走在前面的縱波和走在后面的橫渡及其尾波,由于震源與觀測者之間的距離比較近,所以地震波的高頻成分還沒有被衰減掉.正是這些高頻成分造成了地面上的普通建筑物的破壞.
　　對于地震在100～1000km范圍內(nèi)的情況,除了能見到縱波、橫波及其尾波之外,還能見到一類特殊的地震波——首波.首波的出現(xiàn)主要是因為在地殼下方的波速比地殼中的波速高,所以走在地殼下方的波反而比走在地殼中的波“先行到達”.此外,來自地殼下部以及地殼內(nèi)部間斷面的反射波和轉換波也經(jīng)常能看得到.在一些情況下,還可以見到“發(fā)育”得不是特別好的面波.
　　對于地震在1000km之外的情況,地震波可以分成兩類,沿地球表面?zhèn)鞑サ拿娌ù藭r具有廣闊的空間去“馳騁”,而體波則可以穿透到更深的地球內(nèi)部.由于體波的幾何衰減是“立體”的,而面波的幾何衰減是“平面”的,所以面波的衰減自然比體波慢得多,在這種情況下,面波變成了地震波的主角,不過體波也有豐富的表現(xiàn).只是由于震源與地震臺站之間的距離比較大,所以高頻成分大部衰減掉了,此時地震波以長周期為主.
　　體波可以從比較小的距離到比較大的距離連續(xù)地追蹤,但是在大約104°（在地球表面1°約等于111?1km）左右的距離上,體波突然“消聲匿跡”,出現(xiàn)了一個“影區(qū)”.這種現(xiàn)象的原因是,地震波在地核的界面上發(fā)生了折射.地震學家古登堡正是根據(jù)這一現(xiàn)象確認了地核的存在.原來這一巨大的“影區(qū)”竟是地核的影子.從地震波傳播的情況來看,地核似乎是不傳播橫波的.地震學家因此推測,地核是液態(tài)的.1936年,丹麥女地震學家萊曼在“陰影”中辨認出地球的固態(tài)內(nèi)核的形象,即在液態(tài)的地核之中還有一個固態(tài)的地球內(nèi)核.當時很多專家對此表示懷疑,但最后還是萊曼勝利了.她的“武器”不是別的,就是地震觀測資料.1996年,宋曉東和理查茲發(fā)現(xiàn),地球內(nèi)核的轉動比地殼、地?？?這一發(fā)現(xiàn)引起科學界的普遍關注.現(xiàn)在科學界正在爭論的問題之一是,內(nèi)核轉動究竟是時快時慢呢,還是一直比地殼、地?？?1998年,宋曉東和漢伯格又發(fā)現(xiàn),內(nèi)核也是有結構的.