Решение: Состояние ядра Земли
Статья к заданиюСейсмические волны
Прочитайте текст и выполните задания.
Сейсмические волны
При землетрясении или крупном взрыве в коре и толще Земли возникают механические волны, которые называются сейсмическими. Эти волны распространяются в Земле и могут быть зарегистрированы при помощи специальных приборов – сейсмографов.
Различают несколько типов сейсмических волн, из них для изучения внутреннего строения Земли наиболее важны продольная волна P и поперечная волна S. Продольная волна характеризуется тем, что колебания частиц среды происходят в направлении распространения волны; эти волны возникают и в твёрдых телах, и в жидкостях, и в газах. Поперечные механические волны не распространяются ни в жидкостях, ни в газах.
Скорость распространения продольной волны в твёрдых телах примерно в два раза превышает скорость распространения поперечной волны и достигает нескольких километров в секунду. Когда волны P и S проходят через среду, плотность и состав которой изменяются, то скорости волн также меняются, что проявляется в преломлении волн. В более плотных слоях Земли скорость волн возрастает. Характер преломления сейсмических волн позволяет исследовать внутреннее строение Земли.
На рисунке представлены графики зависимости скоростей сейсмических волн от глубины погружения в недра Земли. График для какой из волн $P$ или $S$ указывает на то, что ядро Земли находится не в твёрдом состоянии? Ответ поясните.
Решение по шагам
3 шагаИз материала следует, что поперечные сейсмические волны $S$ распространяются только в твёрдых телах и не распространяются в жидкостях и газах.
На графике скорость волны $S$ на границе мантии и ядра резко падает до нуля. Это означает, что волна $S$ не распространяется внутри ядра.
$$v_S = 0$$Следовательно, ядро Земли находится не в твёрдом состоянии: по физическим свойствам оно является жидким или, по крайней мере, не способно передавать поперечные упругие волны.
На это указывает график поперечной волны $S$: в ядре её скорость равна нулю, поскольку поперечные волны не распространяются в жидкостях. Значит, ядро Земли находится не в твёрдом состоянии.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Указать волну $P$, хотя продольные волны распространяются и в жидкостях.
Связать отсутствие волны $S$ с уменьшением её скорости, не указав, что скорость становится равной нулю.
Не объяснить связь между распространением поперечных волн и твёрдым состоянием вещества.