지구 내부 구조

지권의 변화에서 맨틀 대류가 판을 움직인다고 했습니다. 그런데 아무도 맨틀을 본 적이 없습니다. 사람이 뚫은 가장 깊은 구멍조차 지구 반지름에 비하면 사과 껍질을 살짝 긁은 정도에 불과합니다. 그렇다면 어떻게 알까요? 지진이 일어날 때마다 지구 전체로 퍼져 나가는 지진파를 세계 곳곳의 관측소에서 받아, 그 도착 시각과 세기를 맞춰 보면 됩니다.

지진파에는 성질이 다른 두 종류가 있습니다. P파는 진행 방향과 같은 방향으로 진동하는 파동으로, 속도가 빨라 항상 먼저 도착하고 고체·액체·기체를 모두 통과합니다. S파는 진행 방향과 수직으로 흔들리는 파동으로, 느리게 도착하고 고체만 통과합니다. 액체는 옆으로 밀면 형태가 흐트러질 뿐 되돌아오는 힘이 없어서, 수직 방향으로 흔드는 진동을 전달하지 못하기 때문입니다. 이 한 가지 차이가 지구 속을 밝히는 결정적 열쇠가 됩니다.

지진이 나면 진앙에서 각도로 약 $103^{\circ }$부터 $142^{\circ }$ 사이 지역에는 P파가 거의 도달하지 않고, $103^{\circ }$ 너머로는 S파가 아예 도달하지 않습니다. 이렇게 파가 오지 않는 구역을 암영대라고 합니다. S파의 암영대가 지구 반대편의 넓은 부분을 뒤덮는다는 것은, 도중에 S파를 통째로 막는 액체 층이 있다는 뜻입니다 — 이것이 외핵입니다. P파가 그 구간에서 크게 꺾여 들어가는 것 역시 속도가 갑자기 달라지는 경계가 있다는 증거이고, 다시 그 안쪽에서 속도가 빨라지는 것으로부터 고체인 내핵의 존재를 알아냈습니다. 이렇게 해서 지각(딱딱한 겉껍질), 맨틀(부피의 대부분을 차지하는 고체), 외핵(액체), 내핵(고체)의 네 층이 완성됩니다.