박강민개요
- 서론
지구과학 Ⅱ의 수업시간에 지진파의 굴절 및 특성으로 인해 특정 각거리 이상에 지진파가 도달하지 못하는 “지진파 암영대”에 대하여 공부하였다. 수업시간때는 P파의 암영대와 S파의 암영대가 발생하는 원인을 단순 굴절로 배웠지만, 개인적으로 왜 P파 및 S파의 암영대가 105°부터 시작되는지, 왜 110°에는 약한 P파가 도달[1]하는지 호기심이 들어 본 보고서를 작성하게 되었다.
1-1. 이론적 배경
지진파의 암영대를 이해하기 위해서는 먼저 지진파의 종류와 특성, 지구 내부 층상 구조, 각거리, 지진파의 종류에 대한 이해가 필요하다. 먼저 지진파의 종류와 특성에 대해 알아보자. 지진파는 실체파와 표면파로 나뉜다. 실체파는 지구의 내부를 통과하는 파로, P파와 S파로 나뉜다. 표면파는 지구의 면을 따라 전파하는 파로, 레일리파와 러브파로 나뉜다. 본 보고서에서는 지구의 층상구조를 암시하는 암영대가 나타나는 파는 실체파인 P파와 S파만을 한정하여 다루기로 한다. P파는 종파로, 5~8km/s의 속도[2]로 고체, 액체, 기체 모든 상태에서 전파된다. 하지만 S파는 횡파로, 약 3~4km/s의 속도[2]로 이동하며 고체에서만 전파된다. 지구 내부는 지각, 맨틀, 외핵, 내핵으로 구성되어있는데, 외핵만이 액체라고 알려져 있다. 맨틀은 일부 부분 용융 되어있는 부분이 존재하지만, S파가 통과할 수 있으므로 본 보고서에서는 고체로 간주한다. 각거리란, 한 정점에서 두 점에 이르는 두 직선이 이루는 각도[3]로, P파의 암영대는 105°에서 143°, S파의 암영대는 105°부터 180°이다. P파 및 S파는 굴절과 회절이 된 파에 따라 다르게 정의된다. 맨틀만을 통과한 종파를 P파, 지각에서 부분 반사되어 지각으로 다시 검출된 파를 PP파, 맨틀 – 외핵 경계에서 부분 반사된 파를 PcP파, 외핵 – 내핵 경계에서 부분 반사된 파를 PKiKP파, 맨틀, 외핵만을 통과한 파를 PKP파, 내핵, 외핵, 맨틀을 전부 통과한 파를 PKIKP파라고 부른다. 횡파 또한 맨틀만을 통과하였을 경우 S파, 지각에서 부분 반사되어 지각으로 재검출된 파를 SS파, 외핵에 입사하는 과정에서 부분 반사된 파를 ScS파, 외핵에 입사할 때 종파가 된 뒤, 맨틀에서 다시 횡파가 된 파를 SKS파, 외핵에 입사하여 종파가 된 파가 내핵까지 통과한다면 SKIKS파가 된다[4].
2. 지진파의 굴절과 회절
(1) 선형 파동과 비선형 파동
(2) 간섭과 회절의 개념
3. 암영대를 통한 지구 내부 구조 해석
4. 결론
4-1. 지구 내부 연구에서의 활용 가능성
참고문헌
[1] 이기영 외 5인(2017), ⌈지구과학 Ⅱ⌋, 비상교육, 24쪽
[2] 이진우 외 6인(2017), ⌈지구과학 Ⅱ⌋, 미래엔, 21쪽
[3] [표준국어대사전] “각거리” (표준국어대사전, 2026)
[4] William Lowrie, ⌈기본 지구물리학⌋, 임형래, 엄주영, 오주원, 시그마프레스, 2022, 245쪽