지진파의 종류와 지구 내부 구조 탐사 원리
우리가 사는 지구는 단단해 보이지만, 그 내부는 우리가 직접 들여다볼 수 없습니다. 그렇다면 과학자들은 어떻게 지구 내부 구조를 알아낼 수 있었을까요? 그 비밀은 바로 지진파에 있습니다.
이 글에서는 지진파의 종류, 이들이 어떻게 전파되는지, 그리고 이를 이용해 지구 내부 구조를 파악하는 원리를 자세히 알아보겠습니다.
지진파란 무엇인가?
지진이 발생하면, 지각의 변형이 일어나며 주변 암석에 충격이 가해지고 이때 발생하는 탄성파가 지진파입니다. 지진파는 지표를 따라가기도 하고, 지구 내부를 통과하기도 합니다. 이 특성 때문에 지진파는 지구 내부를 엿볼 수 있는 '천연 초음파 탐지기' 역할을 하게 됩니다.
지진파의 종류
지진파는 크게 **몸파(Body Wave)**와 **표면파(Surface Wave)**로 나눌 수 있습니다.
1. 몸파 (Body Wave)
지구 내부를 통과하는 파로, 속도가 빠르고 탐사에 가장 중요한 정보를 줍니다.
- P파 (Primary wave, 종파)
- 가장 먼저 도달하는 파
- 입자의 진동 방향이 진행 방향과 같음 (압축과 팽창의 반복)
- 고체·액체·기체 모두 통과 가능
- S파 (Secondary wave, 횡파)
- 두 번째로 도달
- 입자의 진동 방향이 진행 방향과 수직
- 고체에서만 전파, 액체에서는 통과하지 못함
2. 표면파 (Surface Wave)
지표면을 따라 이동하며, 에너지가 느리게 전달되지만 큰 피해를 일으킵니다.
- 러브파 (Love wave): 수평으로 지면을 흔드는 파
- 레이리파 (Rayleigh wave): 파도처럼 지면을 위아래로 흔드는 파
지구 내부 구조는 어떻게 파악하는가?
1. S파의 단서: 외핵의 존재
S파는 액체를 통과하지 못하기 때문에, **S파가 도달하지 않는 그림자대(shadow zone)**가 생깁니다. 이 현상은 외핵이 액체라는 강력한 증거가 됩니다.
2. P파 굴절 분석: 경계층의 존재
P파는 밀도 차이에 따라 속도 변화와 굴절을 겪습니다. 이러한 꺾임은 맨틀-외핵, 외핵-내핵의 경계를 알려주는 지표가 됩니다.
3. 전 세계 지진계 측정
지진이 발생하면 여러 나라의 지진계 네트워크가 파형을 기록합니다. 이 데이터를 분석하면 지구 내부의 밀도, 상태, 깊이 등을 계산할 수 있습니다.
지진파 탐사의 응용
- 지구 내부 층상 구조 모델 정립 (지각, 맨틀, 외핵, 내핵)
- 자원 탐사 및 지하수 분포 분석
- 지진 예측과 구조물 설계 기준 수립
- 화산 지하 마그마 저장소 확인
마무리하며
지진은 단순한 재해가 아니라, 지구 내부를 탐사할 수 있는 귀중한 기회이기도 합니다. 지진파의 전파 속도와 경로, 도달 여부를 분석함으로써 우리는 직접 볼 수 없는 지구 내부를 정밀하게 파악할 수 있게 되었습니다. 현대 지구과학의 발전은 바로 이 보이지 않는 ‘진동’에 의해 이뤄졌다고 해도 과언이 아닙니다.