为什么P波速度更高的下地幔比核心虽然核心有更高的密度?

Question

我刚开始教九年级地球科学和我的学生,我已经注意到一些关于P和S波深度和速度江南体育网页版图。在典型的图,如:https://www.researchgate.net/figure/Earths-P-wave-velocity-S-wave-velocity-and-density-profiles-as-a-function-of-depth_fig8_280835886

与p波的速度从0公里深度策划深度6371公里它显示了p波速度达到约14公里/秒的时间到达底部的地幔。当然它急剧下降通过地幔/外核边界。然而,即使波到达内核,它的速度从未接近14公里/秒的速度,它的速度范围内/外核只从8到12公里/秒,即使核心比地幔密度要高得多。你会期望更高的波速。

Answer 1

tldr;增加密度与纵波速度降低

各向同性介质的纵波速度是:

$ $ V_p = \√6 \压裂{K + 4/3 \μ}{\ρ}$ $

在哪里K美元体积弹性模量,\μ美元是剪切模量,\ρ美元密度(https://en.wikipedia.org/wiki/Elastic_modulus,请参阅M美元p波模量)。岩石各向同性就意味着压力引起的压力是不分方向的压力。你可以看到,检查方程增加密度符合减少速度。

在地幔,\ρ美元随深度增加,但分子美元$ K + 4/3 \μ增加速度比\ρ美元净效应是增加速度。

在流体外核,\μ= 0美元。这是因为流体不支持剪切应力。相应地,V_p美元急剧下降。

在固体内在核心,\μ美元非零因此有跳速度内/外核边界。的结合K美元,\μ美元,\ρ美元的核心是这样V_p美元不超过下地幔的值。