Наиболее достоверные данные о внутреннем строении Земли дают наблюдения над сейсмическими волнами, т. е. над колебательными движениями земного вещества, вызванными землетрясениями. При этом образуются волны трех типов:
- По поверхности Земли распространяются поверхностные волны; они имеют небольшую скорость.
- Продольные волны Р представляют собой упругие колебания вещества около своего среднего положения в направлении распространения самой волны, т. е. переменное его сжатие и растяжение. Они распространяются в любых средах, имеют наибольшую скорость и приходят на сейсмические станции первыми.
- Поперечные волны S — колебания вещества в направлении, перпендикулярном распространению волны; они связаны со сдвигом вещества, т. е. изменением его формы. Естественно, что эти волны могут проходить только через твердое вещество и затухают в жидком и газообразном, ибо два последних не сопротивляются изменению формы.
Сопоставление сейсмограмм, т. е. записей формы, значения и времени прохождения волн землетрясений, сделанных на сейсмических станциях, расположенных в разных местах земной поверхности, позволяет определить скорость и пути прохождения волн через все тело Земли.
Если бы Земля была однородным телом, то путь волны через нее был бы прямолинейным, скорость везде одинаковой. В действительности пути пробега волн имеют сложный вид, а скорости испытывают скачкообразные изменения.
Первая поверхность скачка находится на глубине в среднем около 70 км. Здесь скорость продольных волн возрастает сразу с 6 до 8 км/с. В следующем слое она постепенно увеличивается и на глубине 2900 км достигает 13 км/с, после чего резко падает до 8 км/с, а затем к центру Земли медленно возрастает до 11 км/с. Поперечные волны глубже 2900 км не проникают и, будучи отраженными на этой глубине, возвращаются к поверхности.
Резкое изменение скоростей сейсмических волн на глубинах в 70 и 2900 км отражает скачкообразное увеличение плотности веществ на этих пределах и, следовательно, расслоение Земли на три основные оболочки, или геосферы: до глубины 70 км простирается земная кора, далее до глубины 2900 км — мантия Земли, а от нее и до центра Земли — ядро. В последнее выделяют внешнее и внутреннее ядра.
