지진에 대해서 알아보자.

지구의 구성 요소로는 핵, 맨틀, 지각 등의 3개 층으로 구성되어 있습니다. 가장 중심부에는 대부분 철 성분으로 이루어진 핵이 존재하고, 핵 다음으로는 지구 반지름의 절반이상을 차지하고 있는 바위로 이루어진 맨틀로 구성되어 있으며, 그다음으로 는 밀도가 낮은 얇은 지각으로 구성되어 있습니다.

 

 

지구 내부의 구성 요소를 측정하는 방법으로 탄성파를 이용하여 분석하였고, 지구 내부를 관통하는 다양한 지진파를 이용하면 각 층의 밀도를 구할 수 있고, 관측한 파동을 분석한 결과 지구 핵은 액체상태이고, 평균 밀도는 철과 비슷하다고 합니다.

지구 핵이 액체라고 단정 짓는 이유는 지구 내부를 가로지르는 굽힘파가 중심부를 통과하지 못하기 때문입니다.

 

지구 핵은 내핵과 외핵으로 이루어져 있고, 외핵은 액체이지만 내핵은 밀도가 가장 높은 철로 이루어진 고체상태입니다. 지구 중심핵의 주요 성분은 철이고 철 이외에 니켈, 유황이 소량 포함되어 있습니다. 핵 다음으로 자리 잡고 있는 맨틀의 주요 구성성분은 핵융합으로 생성될 수 있는 마그네슘, 규소, 철, 산소 등으로 이루어져 있습니다. 그다음으로 지구 표면을 감싸고 있는 지각의 주요 성분은 규소, 산소, 칼슘, 칼륨, 알루미늄, 나트륨 등 다양한 광물질로 이루어져 있습니다.

 

 

지진은 지구내부의 활동과 판구조 운동으로 인하여 지구내부, 특히 지각에서 장시간 축적된 에너지가 순간적으로 방출되면서 그 에너지의 일부가 지진파의 형태로 사방으로 전파되어 지표면까지 도달하여 지반이 흔들리는 자연현상입니다.

 

지구 내부 열에너지의 근원은 지구 탄생 초기에 생성된 열에너지원입니다. 지구는 태양계 성운 속에서 성간 물질의 수축으로 생성되었고, 이로 인해 중력 에너지가 열에너지로 전환되었다고 추정합니다. 원시 지구는 주변의 미행성체와 충돌로 인해 성장하였고 그 당시에 충돌에너지가 열에너지로 축적되었으리라고 추정합니다. 또한, 원시 지구의 용융된 마그마가 분출하면서 무거운 금속 성분은 가라앉으면서 위치에너지가 열에너지로 전환되었으리라고 추정합니다. 지구는 탄생 이후로 점차 식어가는 중에 있으므로, 축전된 열에너지를 계속해서 방출한다고 예상되고, 지구 내부의 구성물진인 암석에 포함된 우라늄, 토륨, 칼륨 등의 방사성 원소에 의해 자연적 붕괴로 방사선을 방출하면서 열에너지가 생성된다고 추정하고 있습니다.

 

 

열이 전달되는 방식에는 복사, 전도, 대류가 있고, 복사는 전자기파 형태로 열이 이동하는 것이고, 전도는 접촉되어 있는 물질 사이에서 원자의 진동에 의해서 전달되며, 대류는 물질이 실제적으로 이동하며 열을 전달시키는 방법입니다. 특히 유체의 열전달이 잘되며, 액체로 이루어진 외핵은 1초에 수 센티미터씩 이동을 하고 대류에 의해서 열을 전달시키며, 고체인 맨틀도 액체와 같은 유동성을 가지고 있고 매년 수 센티미터씩 움직이고 있고 맨틀 대류 현상을 통해 열을 전달시킵니다.

 

지각과 맨틀을 구성하는 암석은 탄성을 가지고 있어 힘을 받으면 변형을 일으키고 한계점을 넘은 경우에는 암석이 깨지면서 탄성 진동 형태로 에너지를 방출하게 되며 이것을 지진이라 하고 방출 에너지는 지진파 형태로 전파하게 됩니다.

 

지진파는 전달 경로에 따라 표면파와 실체파로 구분되고, 표면파는 지표면에 에너지가 한정되어 전달되고, 실체 파는 진원을 중심으로 구형의 파면을 만들면서 에너지가 퍼져 나가 지구 내부를 통과하게 됩니다. 탄성체인 암석의 변형은 부피 변화와 모양 변화의 두 가지 형태로 나타나고, 실체파의 하나인 종파는 매질 입자의 진동 방향이 파의 진행 방향과 평행한 파를 말하고, 파의 진행 방향으로 압축과 팽창을 반복하면서 전달되는데, 암석의 부파 변화를 일으킵니다. 모든 물체는 원래의 부피로 되돌아가려는 성질이 있으므로 종파는 고체, 액체, 기체 전부 통과 가능합니다.

 

 

종파는 지진파 중에서 가장 속도가 빠르고 지진 기록에서 첫 번째로 나타나는 파로 P 파라고 부르고, 또 다른 종류인 횡파는 매질 입자의 진동 방향이 파의 진행 방향과 수직인 파로 매질의 모양을 변화시키고 전단 변화에 대한 복원력이 없는 유체는 통과하지 못합니다. 전파속도가 느리고 늦고 도착하여 S 파라고 합니다.

 

P파가 S파보다 빠르기 때문에 지진 관측소에 도달하는 시간차가 발생하는데 이것을 PS시라고 합니다. PS시를 이용하면 진앙 거리가 멀수록 두 지진파의 전파 시간 차이가 커지므로 진앙거리를 예측할 수 있게 됩니다.

 

 

지진의 발생 원인으로 판구조론을 바탕으로 설명하면, 지구의 내부는 위에서 말씀드렸던 것처럼, 내핵과 외핵, 그리고 맨틀로 구성되어 있고 이들은 높은 온도로 액체상태입니다. 지각의 지구의 겉 표면으로 두께가 5 ~ 35km로 지구 표면에 약 20여 개 판으로 나뉘어 있고, 이러 판들이 액체 상태인 맨틀 위에 움직이고 움직이는 속도는 1년에 50mm, 1000년에 50m 이동한다고 추정됩니다.

 

이러한 판이 평행하게 동일한 속도로 움직이면 문제가 되지 않지만, 서로 맞물려서 다른 방향으로 제각각 움직이면서 판의 가장자리 경계면에서는 엄청남 마찰에너지가 발생되고 발생된 에너지가 축적되는데 어느 순간 축전된 에너지가 방출하면서 지진을 발생시키고, 지진이 자주 발생되는 지점이 판과 판이 만나는 경계 지점입니다.

 

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