지구과학 고3 지구 탄생과 생동하는 지구

S파(횡파)

고체만 통과하는 전단파로, 외핵을 통과하지 못해 외핵이 액체임을 증명하는 근거가 된다.

매질이 진행 방향에 수직으로 흔들리며 전달되는 지진파로, 고체만 통과하고 액체는 통과하지 못해 외핵이 액체임을 밝히는 결정적 근거가 됩니다.

줄넘기 줄의 한쪽 끝을 위아래로 흔들면 물결이 반대편으로 달려갑니다. 이 방식은 '옆으로 어긋난 것을 제자리로 되돌리는 힘'이 있어야 하는데, 물에는 그런 힘이 없습니다. 그래서 S파는 액체 앞에서 멈춥니다.

쉽게 말하면

S파는 P파 다음으로 도착합니다(Secondary). 횡파와 종파 중 횡파에 해당하며, 진행 방향에 수직으로 매질을 흔들면서 나아갑니다.

횡파가 전달되려면 매질에 '어긋난 것을 되돌리려는 성질'이 있어야 합니다. 고체는 옆으로 밀면 버티다가 원래 모양으로 돌아오려 하지만, 액체와 기체는 옆으로 밀면 그냥 흘러가 버립니다. 되돌릴 힘이 없으니 진동을 다음 부분으로 넘겨 줄 수 없고, 결국 횡파는 액체 속으로 진행하지 못합니다.

이 성질 하나가 지구 내부에 대한 가장 강력한 증거를 만듭니다. 지진파 관측 결과, 진앙에서 각거리 약 $10 3^{\circ}$ 를 넘는 넓은 지역에서는 S파가 전혀 잡히지 않습니다. P파는 굴절되어 일부 구간만 비는데, S파는 그 너머 전체가 통째로 비어 버립니다. 굴절만으로는 이렇게 넓은 공백을 설명할 수 없습니다. 지구 안 어딘가에 S파를 아예 차단하는 액체 층이 있어야 하고, 그것이 외핵입니다.

덧붙여 S파는 P파보다 느리지만 진폭이 커서 흔들림이 더 강하게 느껴집니다. P파의 '툭' 하는 예비 진동 뒤에 오는 본격적인 흔들림이 S파부터 시작되는 이유입니다.

이렇게 나타납니다

예시 1

S파 암영대 — 지구의 절반 이상이 그림자

각거리 약 $10 3^{\circ}$ 보다 먼 모든 지역에서 S파가 관측되지 않습니다. 액체 외핵이 진앙 반대편 넓은 구역을 통째로 가려 버린 결과입니다. 이 하나의 관측이 '지구 내부에 액체가 있다'는 사실을 확정했습니다.
예시 2

P파와 S파의 도착 시간차(PS시)

P파가 먼저 도착하고 S파가 뒤따르므로, 두 파의 도착 시각 차이는 관측소가 진앙에서 멀수록 커집니다. 이 시간차를 이용해 각 관측소의 진앙 거리를 구하고, 세 관측소의 원을 그려 진앙을 찾습니다. S파 없이는 이 계산 자체가 성립하지 않습니다.
예시 3

S파가 늦게 오지만 더 세게 흔든다

지진 기록을 보면 P파 도착 이후 잔잔한 예비 진동이 이어지다가, S파가 도착하는 순간부터 진폭이 확 커집니다. 이 구간을 주요동이라고 부르며, 실제로 사람이 '지진이다'라고 느끼는 흔들림입니다.

P파와 S파

구분	P파(종파)	S파(횡파)
진동 방향	진행 방향과 나란히(압축·팽창)	진행 방향에 수직
통과 매질	고체·액체·기체 모두	고체만
속도	더 빠름 — 가장 먼저 도착	P파보다 느림
진폭	작음	P파보다 큼
암영대	각거리 약 $10 3^{\circ}$ ~ $14 2^{\circ}$ (굴절 때문)	각거리 약 $10 3^{\circ}$ 이상 전 구역 (액체가 차단)
밝혀낸 사실	외핵의 깊이·크기, 내핵의 존재	외핵이 액체라는 사실