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4.2.2 実体波の反射と屈折



図4.2.2-1 実体波の反射と屈折(境界面にP波が入射する場合)

 地震の波は、地表や地球内部の境界で反射・屈折する。地球内部の顕著な境界としては、外核とマントルの間のCM境界、マントルと地殻の間のモホ面などがある。

 いま、水平な境界面に下方からP波が入射する場合を考えよう(図4.2.2-1)。上側の媒質IではP波、S波の伝播速度がそれぞれ 、下側の媒質IIでは であるとする。P波の入射角を 、屈折角を 、反射角をとすれば、スネルの法則により次の関係が成り立つ:

(4.5)

このように、入射角を与えれば屈折角が決まり、また、反射角は入射角と等しい。より大きい場合には、屈折波は存在せず反射波のみとなる。これが「全反射」である。

 しかし、問題はこれで終わらない。P波が境界面に入射すると、P波だけでなくS波の屈折波、反射波も生成する。これがPS変換波である。PS変換波の屈折角を知るためには、上の第1式右辺の に置きかえればよい。反射角の場合には、第2式右辺に現れる分子のに置きかえる。このように、所属する媒質とP波・S波の別を考慮してスネルの法則を拡張することができる。S波が入射する場合も同様である。ただし、SH波が入射するときはP波への変換は起きない。


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