內地核是固態還是液態？何不問問地震波！——幫地球照一張X ...

萊曼大膽假設，如果這個核裡面還有一個內核的話，就可以解釋她看到的現象，她假設地函10 km/s 每秒以及地外核8 km/s，再放入一個速度較快的內地核（圖三）。

當時她僅利用 ... 012文字分享友善列印012地球脈動萬物之理電腦資訊內地核是固態還是液態？何不問問地震波！——幫地球照一張X光(2)震識：那些你想知道的震事・2017/09/26・2653字・閱讀時間約5分鐘・SR值527・七年級＋追蹤文／洪瑞駿｜國立中央大學地球科學學系-地球物理研究所碩士，對地球科學充滿好奇與想像的南部仔，因為2006屏東雙主震搖起對地震學的熱誠，目前在地震源與構造實驗室當個快樂的研究助理，夢想是當科學家（菸）。

編按：在前篇要怎麼知道地球的內部構造？何不問問神奇地震波！——幫地球照一張X光(1)一文中，提到人們開始利用地震儀探索地球內部構造，在這數十年的歲月中，又有哪些突破性的進展呢？讓我們繼~~續~~看~~下~~去！圖／BY Apollo17 @wikimediacommons「消失」的震波如果我們將地震儀繞著地球一圈擺放，便可發現，在震央距（註1）某些範圍沒有S波訊號，僅有微弱的P波通過，而且震波抵達的時間比預期慢（圖ㄧ）。

這便引起地震學家的注意了，畢竟如果地球內部若是均勻一致，S波又怎麼會消失？到時（波傳到的時間）又怎麼會變慢？對科學家而言，往往最感興趣的就是調查「不合理」的事物。

1914年，古騰堡（BenoGutenberg）從這樣的觀測結果，推測地球內部應該有個「地核」（就如同蛋的蛋黃般）存在，使震波紀錄在地函-地核交界處出現不連續（命名為古氏不連續面，以紀念古騰堡，註2）。

從下方圖一右邊的震波走時曲線（詳見上篇介紹）可以清楚看到這個不連續的位置，筆者以紅色箭頭標示出這個異常位置，可以發現在震央距143˚~180˚位置抵達的P波到時比預期晚，而且S波消失了，這意味著震波通過了另一個構造（事實上就是穿過了地核，當時古騰堡用P’來表示）。

遲到的P波，代表的是通過地核時「波速變慢」嗎？從觀測結果來說似乎是對的，但也不完全正確，因為介質的變化太大了，事情其實頗為複雜。

圖一、若將地震儀繞地球一圈放，在各地的震波紀錄，可以清楚看到P波及S波傳遞的情形，其中在103˚~143˚（圖中灰色範圍）直達的 P 波和 S 波都消失（綠色波）。

圖／作者修改自IRIS至於「S波消失」這件事，很明顯的外核（當時認為是地核）是種「S波無法穿透的物質」。

從震央距103˚開始，P波和S波就會打到地核，S波無法穿過地核而無法被接收；此外根據物理定律，P波也因為入射角/出射角的偏離而無法被清楚記錄。

直到143˚出現穿越地球而過的P波，我們稱這段範圍為陰影帶（沒有直接傳遞的P和S波），只會有些許的繞射波（註2）被記錄到（圖三）。

根據古騰堡當時的估算，這個核的深度大概是2,900公里，這與現代認為的2,889公里，僅有些微的差距。

圖二、左：若按照過去的液態地核模型，則在103˚~143˚會出現所謂『陰影帶』，地震波無法到達這個位置。

右：萊曼發現的幾個出現在陰影帶內的反射波（紅色箭頭），暗示應該有一個介面在地球深處，把震波彈回地表（Lehmann,1936）。

「漏看」的震波接著，在發現地核後，一直到1930年代前，科學家們認為有著一層地殼、地函、和液態地核。

然而，進一步的發現則要等到約30年後的1929年，紐西蘭的強震說起。

當另一端南半球的震波穿越地球到達歐洲，丹麥地震學家萊曼（IngeLehmann）發現到另一種不同的波相，她推測這個這個波是從震源一路穿過地球核心而來，且震波速度又與古騰堡發現的P’不盡相同。

這個波相過去被視為是繞射波，然而從頻率、震幅等幾個特性暗示它與繞射波有所不同（萊曼因此稱為P3’）。

此外，從記錄中看到在103˚~143˚這段陰影帶內，其實藏著清楚的反射波，這暗示有一個介面，把震波從地核彈回地表（圖三），然而這在古騰堡發表的走時圖中並未加以討論。

萊曼試著解釋這個波相，她曾在這篇1936年經典的文獻中寫道：AnexplanationoftheP3‘waveisrequired,sincenowitcanhardlybeconsideredprobablethatitisduetodiffraction.Ahypothesiswillbeheresuggestedwhichseemstoholdsomeprobability,althoughitcannotbeprovedfromthedataathand.Wetakeit...thatinsidethecorethereisaninnercoreinwhichthevelocityislargerthantheoutercore.（譯）既然了解不太可能是繞射效應造成，我們便需要解釋P3’波。

在此提出了一個假說，雖然現在尚缺乏有力的資料證明，但我們認為…在地球核心裡面還從在一個速度更快的內核。

萊曼大膽假設，如果這個核裡面還有一個內核的話，就可以解釋她看到的現象，她假設地函10km/s每秒以及地外核8km/s，再放入一個速度較快的內地核（圖三）。

當時她僅利用直線與三角函數來計算，卻已經可以完美解釋大部分的現象！她於1936年發表了內地核的看法。

不過，當這樣的假設通過驗證後，萊曼並沒有近一步推算更多參數（例如確切的地內核速度、大小、組成等）。

後來在1938年當古騰堡與芮克特重新檢驗這個模型後，基本上也同意內地核的想法。

接著經過幾年的驗證與討論後，越來越多的地震學者支持這樣的模型，1939年傑佛瑞斯和布林提出了地球速度模型時（著名的Jeffreys-BullenVelocityTable），也將固態內地核列入考慮。

圖三、萊曼所提出的包含地內核的地球模型，能解釋陰影帶內（灰色區域）出現的反射波以及P3’（紅色箭頭）。

修改自Lehmann,1936。

由於儀器進步、日益廣泛運用，以及科學家們的細心觀察，加上時有大膽的假設與嚴謹求證。

短短數十年的光景，人類已經逐漸「摸透」地球內部的主要構造。

然而，並非所有研究發展都如此順遂。

回溯到1910年代左右的時間點，除了地震學的發展外，還有個剛起步萌芽的假說：韋格納（AlfredLotharWegener）提出大陸會移動的想法。

可惜當時人們無法解釋驅動大陸運動的成因，他的假說便被束之高閣，等到二次世界大戰後，海洋探勘的興起才能將這塊拼圖湊齊，加上地震學對於地球內部的掌握，進一步發展起板塊學說（Tectonics）以及地體動力學（Geodynamics），以至於現代，我們才能對地球有個初步的認識。

註解震央距係指從震央開始為起點計算與測站的距離。

由於地球很大，我們改用圓周角度來表示。

因此通常將地球圓周分為360˚來表示距離（類似經度的概念）。

最早將此介面命名為「古氏不連續面」的典故雖已不得而知。

一般在學術界也多以「核-函邊界」予以稱呼。

考慮到此為科普文章，且台灣的地科教科書也多以古氏不連續面作為介紹，故本文還是用此稱呼來表示核函邊界（可參考龔慧貞老師在科學月刊552期的說明）。

參考文獻Bolt,B.A.(1987)50yearsofstudiesontheinnercore.EOS.,Vol.68,6.Bolt,B.A.&E.Hjortenberg(1994)MemorialEssayIngeLehmann(1888-1993)Bull.Seismol.Soc.Am.Vol.84,1.Lehmann,I.(1936)P’,Publ.Bur.Cent.Seismol.Int.Trav.Sci.Ser.A,14,87.Lehmann,I.(1987)Seismologyinthedaysofold.EOS.,Vol.68,3.龔慧貞，2015。

談談「古氏」與「雷氏」不連續面。

科學月刊552期。

本文轉載自震識：那些你想知道的震事，原文為《幫地球照一張X光（II）地震學家如何用地震波了解地球構造?》，也歡迎追蹤粉絲頁震識：那些你想知道的震事了解更多地震事。

 做測驗，就有機會獲得免費特製手搖飲品，現場還有大獎等你抽！《她是科學家》特輯持續更新中相關標籤：P波S波古騰堡地核地球速度模型地震儀萊曼熱門標籤：大麻NASA女科學家量子力學CT值文章難易度剛好太難所有討論 0登入與大家一起討論震識：那些你想知道的震事38篇文章・ 7位粉絲＋追蹤《震識：那些你想知道的震事》由中央大學馬國鳳教授與科普作家潘昌志(阿樹)共同成立的地震知識部落格。

我們希望透過淺顯易懂的文字，讓地震知識走入日常生活中，同時也會藉由分享各種地震的歷史或生活故事，讓地震知識也充滿人文的溫度。

RELATED相關文章誰是地表最憂傷生物？水滴魚醜哭：我壓力山大IPCC最新氣候變遷報告說了什麼？更熱的地球與更脆弱的人類冰柱融化的形狀，溫度來決定魚與熊掌可以兼得！不只能發電，還二氧化碳負排放的科技——《在大滅絕來臨前》TRENDING熱門討論即時熱門五則TED演講，讓你看懂「淨零」怎麼做21天前你是哪位女科學家171天前誰是地表最憂傷生物？水滴魚醜哭：我壓力山大51天前盤點海洋中的「毒系寶可夢」！河豚、貝類有毒不是they的錯ft.食品技師Evelyn【科科聊聊EP71】42天前相關、因果，傻傻分不清楚57天前誰是地表最憂傷生物？水滴魚醜哭：我壓力山大51天前別用愛了，用冰發電吧！——可燃冰的發現、應用及油氣能源的未來42022/03/12各國意識抬頭，太空碎片帶來的災難有多嚴重？32022/02/235101文字分享友善列印5101動物世界地球脈動專欄環境生態生命奧祕科學傳播誰是地表最憂傷生物？水滴魚醜哭：我壓力山大LeaTang・2022/03/06・1384字・閱讀時間約2分鐘＋追蹤說到世界上最悲傷的生物，實在不能不提全身粉嫩、整隻軟趴趴，表情還超喪的水滴魚（Blobfish）。

表情很喪的水滴魚。

圖∕Kerryn-Parkinson世界上最憂傷的魚軟隱棘杜父魚（Psychrolutesmarcidus），俗稱水滴魚、憂傷魚，是一種棲息在澳洲塔斯馬尼亞島和紐西蘭附近、水深600-1200公尺處的深海魚。

1983年，研究船在紐西蘭發現了第一隻水滴魚。

但深海魚不易觀察，僅靠海底拖網中的樣本數實在很難增加生物學家對牠們的了解。

科學家們眼中的謎團。

圖∕MattCollins即使如此，這個粉紅色、肉嘟嘟的塌鼻子怪魚，很快就吸引了大眾目光，並因其奇特的悲傷外貌獲選為「世上最醜」生物。

各種水滴魚的迷因、鑰匙圈和絨毛娃娃充斥在我們生活週遭。

人們特別喜歡牠悶悶不樂的表情，覺得牠完美體現了我們的日常情緒。

然而，水滴魚並不是天生就長這樣——牠的「苦」是後天造成的。

都是急速減壓惹的禍生長在深海中的水滴魚，必須承受比我們大100倍以上的水壓。

為了適應環境，牠們的骨頭很軟，而且只有少量肌肉。

當水滴魚被托網捕獲並帶到水面時，快速減少的水壓會使其身體膨脹，而牠凝膠狀的組織，則會因無法保持原本的結構而塌陷，變成了我們大眾印象中扁塌的樣子。

急速減壓破壞水滴魚的身體組織，讓牠爆體而亡。

圖∕Shutterstock沒錯！人類著迷的那個「悶悶不樂的水滴魚」，其實是死於內臟爆裂的腫脹魚屍。

水滴魚的深海日常活在深水下的水滴魚，其實看起來十分普通。

牠的體長通常不超過30公分，重量不到2公斤。

看起來就只是一條魚。

圖∕SeaSerpent就像許多深海魚一樣，水滴魚沒有魚鰾這類可以控制浮力的氣囊式器官，如果牠們想要自由地在海床移動，就得仰賴密度小於水的「膠狀脂肪體」。

換句話說，水滴魚就像浮在水中的「油」，牠們並不主動捕食，而是在深海中隨波逐流，吃下漂到嘴邊的各種東西。

比悲傷更悲傷的事迄今為止，學界對水滴魚的了解仍然不多，目前只能推測牠們和其它深海魚一樣，有較長的壽命。

至於其交配行為、幼魚樣貌、天敵以及群體數量，仍屬未知。

黑暗的海洋深處難以觀察水滴魚。

圖∕NOAA/MontereyBayAquariumResearchInstitute需要注意的是，在深海捕撈盛行的現在，水滴魚可能正瀕臨滅絕危機。

尤其在動物保育的議題上，可愛上相的物種總是搶盡風頭，長得醜的就幾乎沒人討論。

以無脊椎動物為例，雖然佔了所有生物的79%，卻因外貌不討喜，而僅出現在11%探討動物保育的文獻中。

像水滴魚這種「醜」的動物，別說是保護了，連相關研究都特別稀少。

下回在保育的議題上，除了貓熊、北極熊這些代表動物外，別忘了還有這些默默無聞、同樣掙扎著生活在這顆星球上的居民們。

參考資料：Theblobfish:Abloatedguidetotheworld’sugliestanimal(andwhattheyreallylooklike)BeholdtheBlobfish–Howacreaturefromthedeeptaughttheworldalessonabouttheimportanceofbeingugly 做測驗，就有機會獲得免費特製手搖飲品，現場還有大獎等你抽！《她是科學家》特輯持續更新中相關標籤：Blobfish塔斯馬尼亞壓力悲傷魚憂傷死亡水壓水滴魚深海魚澳大利亞瀕危紐西蘭軟隱棘杜父魚醜熱門標籤：大麻NASA女科學家量子力學CT值所有討論 5登入與大家一起討論#1subcostata2022/03/08回覆好難過呀QQ#2sci-12022/03/10回覆強烈建議，參考資料可以有[MeninBlack/MIB星際戰警3]及[ONEPIECE/航海王]……#3sufen2022/03/11回覆其實我覺得水滴魚長得很可愛（應該說醜得很可愛），牠很像史萊姆，軟趴趴的，有著一副既無奈又憨厚的感覺。

而牠們為了適應大自然環境的變化，只好演化成軟骨頭的模樣，才能讓後代繁衍下去，這種精神不也蠻值得我們敬佩嗎？#4鄭國威Portnoy2022/03/16回覆#3說得真好！#5張子賢2022/03/20回覆可憐的水滴魚LeaTang8篇文章・ 6位粉絲＋追蹤徜徉在極北之海的浪漫主義者。

喜歡鯨豚、地科、文學和貓。

RELATED相關文章世上最神秘的味道——酸的演化熱極生悲——全球暖化對熱帶珊瑚礁魚類的影響想知道鯨魚健不健康？首先，你需要牠們的「鼻涕」！保育藍鯨——從追蹤分布範圍、預測出沒位置開始！TRENDING熱門討論即時熱門五則TED演講，讓你看懂「淨零」怎麼做21天前你是哪位女科學家171天前誰是地表最憂傷生物？水滴魚醜哭：我壓力山大51天前盤點海洋中的「毒系寶可夢」！河豚、貝類有毒不是they的錯ft.食品技師Evelyn【科科聊聊EP71】42天前相關、因果，傻傻分不清楚57天前誰是地表最憂傷生物？水滴魚醜哭：我壓力山大51天前別用愛了，用冰發電吧！——可燃冰的發現、應用及油氣能源的未來42022/03/12各國意識抬頭，太空碎片帶來的災難有多嚴重？32022/02/23