seegongsik
고등학교 1~2학년 (15-17세)

지진과 화산

Earthquakes and Volcanoes

판과 판이 부딪히거나 어긋나는 경계에서는 암석에 힘이 쌓이다가, 버티지 못하는 순간 암석이 끊어지면서 그 에너지가 지진파로 퍼져 나가요. 지진이 시작된 땅속 지점을 진원, 그 바로 위 지표를 진앙이라고 하고, 지진파 가운데 빠른 P파가 먼저, 느리지만 크게 흔드는 S파가 나중에 도착해요. 두 파의 도착 시간 차이인 PS시는 진원에서 멀수록 길어지므로, PS시를 재면 관측소에서 진원까지의 거리를 구할 수 있어요. 그림에서 지진이 난 뒤의 시간을 늘리면 두 파면이 땅속으로 퍼져 나가고, 관측소 지진계에 P파와 S파가 차례로 찍히는 모습을 볼 수 있어요.

땅이 흔들리는 까닭

🌍 지진과 화산은 어디서 생길까
①판과 판이 부딪히거나 어긋나는 경계에서는 암석에 힘(응력)이 조금씩 쌓인다
②쌓인 힘이 암석이 버틸 수 있는 한계를 넘으면 암석이 갑자기 끊어지며 미끄러지고, 이때 풀려난 에너지가 지진파로 퍼진다
③판이 섭입하는 곳이나 판이 갈라지는 해령에서는 땅속 물질이 녹아 마그마가 생기고, 마그마가 지표로 나오면 화산이 된다
④그래서 지진과 화산은 판의 경계를 따라 띠 모양으로 함께 모이고, 태평양을 둘러싼 환태평양 조산대가 가장 뚜렷하다
⑤하와이처럼 판 한가운데의 열점 위에 생기는 화산도 있다

지진파가 퍼져 나가는 모습

16 s
💡 그림에서 볼 것
①P파는 초속 약 6 km, S파는 초속 약 3.5 km 로 퍼지므로 파란 원(P파)이 늘 빨간 원(S파)보다 앞서 간다
②진원 거리 75 km 인 관측소에는 P파가 약 12.5초 뒤, S파가 약 21.4초 뒤에 도착하고, 지진계에는 작은 P파 흔들림 뒤에 큰 S파 흔들림이 찍힌다
③두 파의 도착 시간 차이인 PS시는 약 8.9초이고, 진원에서 멀어질수록 두 파의 간격이 벌어져 PS시가 길어진다
④진원은 지진이 시작된 땅속 지점이고, 진앙은 진원 바로 위의 지표 지점이다

지진파의 종류

지진파 비교

P파와 S파
구분P파(종파)S파(횡파)
진동 방향파가 나아가는 방향과 나란함파가 나아가는 방향에 수직
지각에서의 속도빠름(약 6 km/s)느림(약 3.5 km/s)
지나가는 물질고체, 액체, 기체고체만
도착 순서와 흔들림먼저 도착, 흔들림이 작음나중에 도착, 흔들림이 큼
PS시와 진원 거리
진원 거리 = PS시 × (Vp × Vs) / (Vp − Vs)
Vp = 6 km/s, Vs = 3.5 km/s 이면 진원 거리 ≈ PS시 × 8.4 km 이다. 관측소 세 곳에서 구한 진원 거리를 반지름으로 원을 그리면, 세 원의 공통현이 만나는 점이 진앙이다

규모와 진도

규모와 진도

지진의 크기를 나타내는 두 방법
구분규모(M)진도
뜻지진이 내놓은 에너지의 크기어떤 장소에서 사람이 느끼거나 건물이 입은 흔들림의 정도
값의 개수지진 하나에 하나장소마다 다름(대개 진앙에서 멀수록 작다)
나타내는 방법소수 첫째 자리까지의 숫자(예: 5.8)로마 숫자 I ~ XII(수정 메르칼리 진도)
규모와 에너지
규모 1 증가 → 에너지 약 32배
규모가 2 커지면 에너지는 약 32 × 32 ≈ 1000배가 된다. 2016년 경주 지진(규모 5.8)은 규모 4.8 지진보다 에너지가 약 32배 컸다

예제와 기출로 점검

예제 1
지진이 났을 때 관측소에 가장 먼저 도착하는 지진파와, 액체를 지나가지 못하는 지진파는 각각 무엇인가?
1
P파는 나아가는 방향으로 매질을 밀고 당기는 종파로, 속도가 빨라 가장 먼저 도착한다.
2
S파는 매질을 옆으로 흔드는 횡파여서, 옆으로 미는 힘을 버티지 못하는 액체를 지나가지 못한다.
▸ 먼저 도착하는 파는 P파, 액체를 지나가지 못하는 파는 S파
S파가 외핵을 지나가지 못한다는 관측에서 외핵이 액체라는 결론을 얻는다. 그림의 지진계에도 P파가 먼저, S파가 나중에 찍힌다.
예제 2
어느 관측소에 P파가 도착하고 10초 뒤에 S파가 도착했다. 지각에서 P파 속도가 6 km/s, S파 속도가 3.5 km/s 라면 진원 거리는 약 몇 km 인가?
1
진원 거리를 d 라 하면 PS시 = d / 3.5 − d / 6 = d × (6 − 3.5) / (6 × 3.5) = d / 8.4 이다.
2
PS시가 10초이므로 d = 10 × 8.4 = 84 km 이다.
▸ 약 84 km
그림의 관측소는 PS시가 약 8.9초여서 진원 거리가 75 km 이다. PS시가 길수록 진원이 멀다.
모의평가 유형
지진과 지진파에 대한 설명으로 옳은 것은?
①S파는 고체와 액체를 모두 지나간다
②규모는 관측 장소마다 다른 값을 가진다
③P파는 S파보다 먼저 도착한다
④진도는 지진이 내놓은 에너지의 크기를 나타낸다
⑤PS시가 길수록 진원에 가깝다
▸ ③ P파는 S파보다 먼저 도착한다
1
P파는 S파보다 빨라 먼저 도착하고, 두 파의 도착 시간 차이(PS시)로 진원 거리를 구한다.
2
S파는 고체만 지나가고(①), 규모는 지진마다 하나이며 진도는 장소마다 다르고(②, ④), PS시는 진원에서 멀수록 길다(⑤).

정리

지진의 핵심
판 경계에 응력 축적 → 암석이 끊어짐 → 지진파(P파 먼저, S파 나중) 전파
지진과 화산은 판의 경계를 따라 모이고, 환태평양 조산대에 가장 많다
🎯 시험 포인트
①P파는 종파로 빠르고 고체, 액체, 기체를 모두 지나가며, S파는 횡파로 느리고 고체만 지나간다
②S파가 외핵을 지나가지 못한다는 관측이 외핵이 액체라는 증거다
③PS시는 진원에서 멀수록 길어지고, 진원 거리는 PS시 × Vp Vs / (Vp − Vs) 로 구한다
④규모는 지진마다 하나의 값이고 진도는 장소마다 다르며, 규모가 1 커지면 에너지는 약 32배가 된다
⑤지진대와 화산대는 판의 경계를 따라 분포하고, 환태평양 조산대가 대표적이다

마지막 수정

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