科学家是如何通过地震了解地球身深部的?

地震波分为横波和纵波，
1、纵波的传播速度较快（约9——12千米/秒），横波传播速度较慢（6——8千米/秒）
2、横波和纵波的传播速度都随通过物质的性质不同而发生改变。
3、纵波只能在固体物质里传播，横波可在固、液、气体里传播。
根据地震波的这些特点，可在地震或人工地震中测量纵、横波的传播时间差及收到纵、横波的情况来调查地球内部结构。

地震波是一种由地震震源发出，在地球内部传播的波。

我们知道空气中的声波是纵波，就是质点振动的方向和波传播的方向一致的波；而光是横波，就是质点振动的方向和波传播方向垂直的波。地震波既有纵波又有横波，纵波反映的是地球介质的体应变，而横波则反映地球介质的剪切应变。流体不能承受剪切型的变形，所以，流体只能传播纵波而不能传播横波。在地震波中，还有一类沿着地球表面传播的波，称为面波。它与水面上传播的波看上去类似，但实际上却完全不是一回事。与面波不同的，在地球内部传播的波相应地称为体波。纵波和横波都是体波，对于地震波的传播速度而言，纵波最快，横波次之，而面波最慢。比如在地壳里纵波波速为每秒 6km ，横波波速为每秒 4km ，而面波波速为每秒 3km 。

地震波一直是探测地球内部结构的主要手段，也是最有效的手段。用“逐次逼近”的研究方法，用地震记录来研究震源、地球内部结构和地震波本身，是地震学的主要内容。地震学家伽利津说：“可以把一次地震比作一盏灯，它点燃的时间很短，却为我们照亮了地球的内部，使我们了解到在地球内部发生了些什么……”

以地球为参照物，地震震源与接收点之间的关系可以分成四种：地震就在“脚下”，地震在100公里范围内，地震在100～1000公里范围内，地震在1000公里之外。在这四种情况下，起决定性作用的地震波是不同的。

对于地震“就在脚下”和地震在100公里范围内的情况，可以清楚地看到走在前面的纵波和走在后面的横波及其尾波，由于震源与观测者之间的距离比较近，所以地震波的高频成分还没有被衰减掉。正是这些高频成分造成了地面上的普通建筑物的破坏。

对于地震在100～1000公里范围内的情况，除了能见到纵波、横波及其尾波之外，还能见到一类特殊的地震波——首波。首波的出现主要是因为在地壳下方的波速比地壳中的波速高，所以走在地壳下方的波反而比走在地壳中的波“先行到达”。此外，来自地壳下部以及地壳内部的间断面的反射和转换波也经常能看得到。在一些情况下，还可以见到“发育”得不是特别好的面波。

对于地震在1000公里之外的情况，地震波可以分成两类，沿地球表面传播的面波此时具有广阔的空间去“驰骋”，而体波则可以穿透到更深的地球内部。由于体波的几何衰减是“立体”的，而面波的几何衰减是“平面”的，所以面波的衰减自然比体波慢得多，在这种情况下，面波变成了地震波的主角，不过体波也有丰富的表现。只是由于震源与地震台站之间的距离比较大，所以高频成分大部衰减掉了，此时地震波以长周期为主。 体波可以从比较小的距离到比较大的距离连续地追踪，但是在大约104°(在地球表面1°约等于111.1公里)左右的距离上，体波突然“消声匿迹”，出现了一个“影区”。这种现象的原因是，地震波在地核的界面上发生了折射。地震学家古登堡正是根据这一现象确认了地核的存在。原来这一巨大的“影区”竟是地核的影子。从地震波传播的情况来看，地核似乎是不传播横波的。地震学家因此推测，地核是液态的。1936年，丹麦女地震学家莱曼在“阴影”中辨认出地球的固态内核的形象，即在液态的地核之中还有一个固态的地球内核。当时很多专家对此表示怀疑，但最后还是莱曼胜利了。她的“武器”不是别的，就是地震观测资料。1998年，宋晓东和汉伯格又发现，内核也是有结构的。

在地震波探测的视野中，有几类特殊的结构具有特别重要的意义。第一类是间断面，它未必是物质的间断面，但却是“力学的”间断面，这些间断面在地球动力学中扮演了重要的角色；第二类是低速带，一般认为，低速带与比较热的、比较软的物质联系在一起；第三类是地球内部的大尺度的非均匀结构，这类非均匀结构通常与地幔对流、地磁发电机过程联系在一起。此外，还有一类结构，称为“热柱”，它是从地球外核附近直至岩石层的“烟囱”状的结构，在全球动力学中具有重要的意义。