4.

　　地球的“固液二相性”

　　在物理学中，有一个长达数百年的争论，即光到底是波还是粒子。牛顿认为光是粒子，后来法国科学家托马斯·杨通过双缝干涉实验证明光是一种波。爱因斯坦则提出，光既表现为波，又能表现为粒子，从而解决了这个百年争端。

　　地球内部状态也是一个百年难题，液态说固态说相继登场，互有胜负。但孰是孰非，则需要地震学的证据做定夺。

　　地震波在地球内部传播的时候有两种，一种是P波，速度快，在固体和液体中都可以传播，但在液体中速度会变慢；另一种是S波，速度较慢，只能在固体中传播。两种波都可以在地幔中传播，证明地幔是固体，这没问题。但是奥尔德姆发现，地震波的速度在地核处突然下降，而且只留有P波，S波消失了，这就有点不可思议了。

　　起初，科学家并不能很好地解释这一现象，虽然他们知道S波不能在液体中传播这一特性，但是受到地球固态说的影响，他们不愿意承认地核内是液体。尽管如此，地核的发现者奥尔德姆在1913年还是改变了观点，认为地核是液态的，但古登堡显得更固执。古登堡认为，S波是能够穿过地核的，只不过地球从硅酸盐的地幔变成铁镍合金的地核以后，密度增加但强度下降，导致S波的速度突降，而且它实在是太慢了，慢到在地表几乎观察不到。当然，这种解释太牵强，实际上也是不对的。

　　对地核状态的确定还要等到另一个人，英国地球物理学家、数学家杰弗里斯的出现。上面提到，杰弗里斯利用计算，根据固态论否定了魏格纳的大陆漂移说。但对更深部的地核，他却有积极的贡献，正式确立了地核的液态说。1926年，他正式发表了一篇论文，通过精细的计算发现，地球的潮汐、刚性、地球晃动以及地震波特点等都可以用一个液态的地核来解释。这一观点很快就被古登堡接受了，随后很快也被地质学界普遍接受。当然，这一观点能够被很快接受的原因，一是杰弗里斯对地核性质的计算，可以与通过其他方法得到的结果相调和；二是当时的理论对S波在地核消失的原因解释太过牵强，不如用液体来解释简洁明了；三是地球物理学权威古登堡对他的支持。所以，到20世纪30年代，地球物理学界大都接受了地核是液体的观点。

　　地球外层的地壳和地幔是固体，深度大约2900公里，之下是液态的地核，地球壳、幔、核的基本结构框架已经确定。可以说地球既有固体，又有液体，这就是地球的“固液二相性”。但是，故事还没有结束。

　　5.

　　内核的故事

　　虽然杰弗里斯确定了地核的状态，但是用液态的地核并不能解决所有的问题。如果假设地核都是液体，且地震波的速度低于地幔，由于物质性质的不同，地震波将会在核幔边界发生折射，改变传播方向。一个地震发生后，如果地球是均匀的，那么地震波将会传遍地球的每个角落。但是，如果地震波在地核中改变了方向，地球的另一端某一定区域内将不会监测到地震波，这个区域被称为“地震影区”。