北京
众所周知，地震会直接或间接激发出各类地震波，如纵波，横波，面波等等，这些地震波就是造成破坏的元凶。本文主要讨论纵波。
纵波是如何产生的？
要回答这个问题，我们先看看什么是纵波。
从上图，我们可以看到，有一团“紧密”的状态从左往右传播。
这种振动状态的传播就是波。
并且，仔细看图中的黑点。
在波到达后，黑点被压缩；波传播过后，黑点被拉伸；最后，回归正常。
压缩拉伸，显然对应的就是体积变化。
这说明，所谓纵波，就是“体积变化”状态的传播。
最常见的纵波就是声波，即声音的传播。
具体而言，体积变化为：正常—密集—稀疏—正常。
仔细看，质点运动方向和波传播的方向一致，因此称为纵波。与之对应，横波质点运动方向与波传播方向垂直。
那在地震发生时，为什么会产生纵波呢？
让我们做个思想实验。如上图所示，当地震发生时，破裂前锋猛烈地向前移动，必然会导致破裂前锋以前的介质发生压缩，这一压缩的状态又引起压缩介质前未变形的介质压缩，不断重复这一过程，纵波就产生并向远方传播。
注意，由于地震主要是断层两侧剪切位错，自然地，纵波相比横波（由剪切位错产生），其振幅就小得多，如下图所示。
那请大家思考一下，什么情况下，纵波会比横波振幅大？请在评论区留言。
P代表纵波，S代表横波。
显然，纵波在横波前，这说明其最先到达。换言之，纵波速度最快。
那么，跑得最快的纵波到底能有多快？
在地球上，能超过30 km/s？
地震学经过100多年的发展，对地球内部地震波速度可以说是了如指掌。
这是研究的基础，无论是地下结构成像，还是地震破裂过程研究。
根据研究结果，
地震介质最大纵波速度大概不到14 km/s，发生位置为地核与地幔的交界处。
那么，请问大家，为什么内核纵波速度不是最大的？请大家在评论区留言。
如何从理论上计算纵波速度呢？
经过百年前各位力学大佬的推导，在均匀各向同性的介质中，
纵波速度为：
其中，μ是剪切模量，λ是第一拉梅常数，ρ是密度。
这个公式，数学物理方程课，会讲如何推导，用到的基本物理原理是高中的牛顿第二定律。
剪切模量是度量物理抵抗剪切变形的能力，越大，越不容易剪切变形。
第一拉梅常数是度量物理抵抗体积变形的能力，越大，越不容易变形。
这两个参数的关系，通过应力-应变关系可以很好地揭示：
显然，其他情况一定时，越致密，抵抗变形的能力就越强，纵波速度就会越大。比如水比空气致密，则声音在水中传播速度大于在空气中。
既然纵波是压缩状态的传播，为什么其传播速度还和剪切模量大小有关？请大家在评论区留言。
总之，地球介质的纵波速度，最大也就14 km/s。
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