지구과학 고3 지구 탄생과 생동하는 지구

P파(종파)

고체·액체·기체 모두를 통과하는 압축파로, S파보다 빠르며 지구 외핵을 통과해 도달한다.

매질이 진행 방향과 나란하게 압축·팽창하며 전달되는 지진파로, 고체·액체·기체를 모두 통과하고 지진파 중 가장 빨라 관측소에 가장 먼저 도착합니다.

용수철을 앞뒤로 밀었다 당기면 촘촘한 부분이 앞으로 달려 나갑니다. P파가 바로 그 방식입니다 — 물질을 옆으로 흔드는 게 아니라 앞뒤로 밀고 당깁니다.

쉽게 말하면

P파는 지진파 중 가장 먼저 도착하는 파입니다. '먼저 온다(Primary)'는 이름 그대로입니다. 물리에서 말하는 횡파와 종파 중 종파에 해당합니다.

통과 범위가 넓은 이유는 전달 방식에 있습니다. P파는 매질을 앞뒤로 밀고 당기며 나아가는데, 밀면 밀리고 놓으면 되돌아오려는 성질은 고체뿐 아니라 액체와 기체도 가지고 있습니다. 그래서 P파는 액체인 외핵도 통과합니다. 소리가 공기와 물속에서 모두 전달되는 것과 같은 이유입니다.

다만 통과한다고 해서 그대로 직진하는 것은 아닙니다. 맨틀에서 외핵으로 들어가는 순간 P파의 속도가 크게 느려지고, 속도가 변하면 경로가 휘어집니다. 이 큰 굴절 때문에 진앙에서 각거리 약 $10 3^{\circ}$ 에서 $14 2^{\circ}$ 사이의 지역에는 P파가 거의 도달하지 않는 P파 암영대가 생깁니다. 암영대의 존재와 그 각도 범위를 역으로 계산해 외핵의 깊이와 크기를 알아냈습니다.

지진 대비에서도 P파가 주역입니다. 지진 조기 경보는 먼저 도착한 P파를 감지해, 뒤따라 오는 느리고 파괴적인 파가 닿기 전에 경보를 내보내는 방식입니다.

이렇게 나타납니다

예시 1

P파 암영대와 외핵의 크기

각거리 $10 3^{\circ}$ ~ $14 2^{\circ}$ 구간에 P파가 오지 않는다는 관측에서, 그 그림자를 만들려면 지구 안에 얼마나 큰 저속도 구가 있어야 하는지 계산할 수 있습니다. 이렇게 해서 맨틀과 외핵의 경계 깊이가 결정되었습니다.
예시 2

P파 암영대 안쪽에 도착하는 미약한 P파

암영대여야 할 구간에 아주 약한 P파가 잡힙니다. 외핵을 지나 내핵의 경계에서 다시 굴절된 P파입니다. 이 관측이 내핵의 발견으로 이어졌습니다.
예시 3

지진 조기 경보

P파는 빠르지만 흔들림이 약하고, 큰 피해를 주는 파는 느리게 뒤따라옵니다. 이 시간차를 이용해 진원 가까운 관측소가 P파를 감지하면 곧바로 경보를 보냅니다. 진앙에서 멀수록 대피할 여유가 더 생깁니다.