1. 2.4. Maanjäristysaallot ja maapallon sisärakenne
Ennen kuin paneudut tämän osion asioihin sinun kannattaisi opiskella kirjasta
(Terrassa esim. kuvat sivuilla 95, 104, 106, 108 ja Globuksessa sivuilla 64,
66, 68, 69, 71 72 – 73, 75, 76, 77) maapallon kerroksellinen sisärakenne.
Oppimista nopeuttava muistisääntö on, että joka toinen kerroksista on kiinteä,
joka toinen pehmeä tai nestemäinen (kuva 7a).

2. Mannerkuori
Mereinen kuori
Litosfääri (kiinteä)
Litos-
fääri Astenosfääri (puolisula)
Kuori
Mesosfääri (kiinteä) Vaippa
Nesteydin
Kiinteä ydin
Ydin
Kuva 7a. ”Kotipizzan” rakenne. Joka toinen maapallon vaipan ja
ytimen sipulimaisesti järjestäytyneistä kerroksista on sula, joka
toinen kiinteä. Huomaa käsitteen ”litosfääri” kaksoismerkitys:
litosfääri on 1) kuori ja vaipan ylin kerros yhdessä 2 ) vaipan ylin
kerros sellaisenaan.
P- ja S-aallot
Maapallon sisärakenne on päätelty maanjäristysaaltojen avulla. Aalloista
tunnetaan kaksi päätyyppiä. Päätyyppejä kutsutaan P- ja S-aalloiksi. Nimet
viittaavat aaltojen nopeuteen. P-aallot saapuvat mittausasemille
ensimmäisinä (P = englanniksi primary = ensimmäinen), S-aallot vasta P-

3. aaltojen jälkeen (S = englanniksi secondary = toinen). P-aaltojen nopeus
maan kuoressa on n. 6 km / s, S-aaltojen nopeus n. 3 km / s.
Mitä tiiviimpää on väliaine sitä suuremmaksi aaltojen nopeus kasvaa. Tästä
johtuu että molemmat aaltotyypit liikkuvat kuorikerroksessa hitaammin kuin
syvemmällä maapallon sisällä. Nopeudessa tapahtuu myös Globus-kirjan
kuvan (ylempi kuvista sivulla 95) mukaisia jyrkkiä muutoksia tietyissä
syvyyksissä maapallon sisällä. Näillä kohdin väliaineen laatu muuttuu äkisti.
Aaltotyyppien keskinäinen nopeusero johtuu aaltojen muodosta. P-aallot ovat
pitkittäisiä samaan tapaan kuin Peräänajo(P)aallot ketjukolarissa. S-aallot
ovat poikittaisia. Ne kiemurtelevat (S) samaan tapaan kuin aallot veden
pinnalla. Jokaisesta maanjäristyksestä syntyy molempia aaltotyyppejä (Kuva
7b).

4. Kuva 7b. P- ja S-aaltojen synty.
aallonpituus
P-aallot (viivoitetut vyöhykkeet) etenevät aallon synnyttäneen
iskun suunnassa, kuten autojonoon ketjukolarissa kohdistuva
sysäys.
aallonpituus
S-aaltoja syntyy, kun isku kohdistuu väliaineeseen vinosti.
Mitä kauempana järistyskeskuksesta ollaan sitä pitempi on aikaväli P-aaltojen
saapumisesta S-aaltojen saapumiseen (kirjan kuva seismogrammista sivulla
110 Terrassa ja s. 90 Globuksessa). Aikaeron perusteella voidaan laskea

5. järistyskeskuksen etäisyys. Jo kolmen mittausaseman avulla saadaan myös
selville järistyskeskuksen tarkka sijainti (kuvat 8a ja 8b).
S. Aaltonen 3 m / sek Väliaika-asema MAALI
P. Vilpas 6 m / sek
Kuva 8a. P-S-aaltojen saapumisjärjestys seismografisille asemille.
Koska P-aallot koko ajan etenevät S-aaltoja nopeammin, kasvaa P-
aaltojen etumatka sitä suuremmaksi mitä kauemmaksi lähtöpisteestä
edetään. Mitä suurempi on etumatka sitä kauempana
maanjäristyskeskus on.

6. 600 km
1000 km
A
B
C
350 km
Järistyskeskus
Kuva 8b. Järistyskeskuksen sijaintipaikan päätteleminen
kolmen mittausaseman (A,B ja C) avulla.
Väliaineen laatu vaikuttaa S- ja P-aaltoihin eri tavalla. P-aallot etenevät sekä
kiinteässä että nestemäisessä aineessa. Ilmiötä ovat hyödyntäneet jo
muinaiset suomalaiset pyydystäessään mateita kirkkaan syysjään läpi . Jos
mateen kohdalla jäätä napauttaa voimakkaasti nuijalla, made kuolee. P-aalto
etenee ensin kiinteässä väliaineessa (jää) ja jatkaa kulkuaan nestemäisessä
väliaineessa (vesi). S-aallot etenevät vain kiinteässä, mutta eivät
nestemäisessä väliaineessa (liike rajoittuu nestemäiseen väliaineen pintaan).
Pinta- ja runkoaallot
Sekä P- että S-aallot voidaan jakaa pinta- ja runkoaaltoihin. Pinta-aallot
etenevät maan kuoressa, runkoaallot oikaisevat maan sisäosien läpi.
Kaukaisiin mittauspisteisiin P-runkoaallot saapuvat nopeimmin. Viimeisinä
mittauspisteissä rekisteröidään S-pinta-aaltoja.

7. P- ja S-runkoaaltokatveet
Kun maanjäristys tapahtuu, muodostuu maapallon vastakkaiselle puolelle
alue, jonne S-runkoaaltoja ei saavu ollenkaan. Aluetta kutsutaan S-
runkoaaltokatveeksi. Katve johtuu ytimen ulommaisesta laadultaan
nestemäisestä osasta. Se estää laajoilla alueilla S-runkoaaltojen suoran
saapumisen (kuva 9).
Nesteydin
S-runkoaaltokatve
Kuva 9. S-runkoaaltokatve syntyy nestemäisen
ytimen vaikutuksesta.
Vastaavan kaltainen, mutta kapeampi katve muodostuu P-runkoaalloille.
Tämän synty voidaan selittää ilmiöllä, jota kutsutaan aaltojen taittumiseksi.
Taittuminen tarkoittaa sitä, että aalto muuttaa hivenen suuntaansa aina, kun

8. väliaineen laatu muuttuu. Mehulasissa seisova imupilli näyttää tekevän
mutkan nesteen pinnan kohdalla. Tässä valoaallot muuttavat hieman
suuntaansa väliaineen vaihtuessa mehusta ilmaksi tai päinvastoin (kuva 10).
Kuva 10. Valoaallot taittuvat, kun väliaine muuttuu ilmasta
vedeksi. Ilman ja nesteen rajapinnassa imupilli näyttää
taipuvan.
Samalla tavalla P-runkoaallot muuttavat hieman suuntaansa siirtyessään
vaipasta nestemäiseen ytimeen. Taittumisen perussääntö on, että
aaltoliikkeen suunnan muutos sen saapuessa ytimeen on yhtäsuuri kuin on
suunnanmuutos sen poistuessa ytimestä ulos (kuva 11). Kuvasta 12 näkyy,
miten taittuminen synnyttää P-runkoaaltokatveen tietylle etäisyydelle
järistyskeskuksesta. P-aaltojen taittumisen ja S-aaltojen pysähtymisen
perusteella on päädytty tulokseen, että nestemäisen ytimen halkaisija on n.
3000 km.

9. Tulokulma
Kerroksen muodostamaa
pallopintaa vasten piirretyt
kohtisuorat.
Esimerkiksi
vaipan ja ytimen Poistumiskulma
välinen
rajakerros.
Kuva 11. Maanjäristysaaltojen taittuminen. Tulo- ja
poistumiskulma ovat yhtä suuret maanjäristysaallon
läpäistessä tiheydeltään erilaisia kerroksia.

10. Vaippa Nesteydin
P-runkoaalto-
katve
Kiinteä
ydin
Kuva 12. Esimerkki aaltojen taittumisesta. P-
runkoaaltokatve muodostuu paikkaan, minne vaipan ja
nesteytimen välisen epäjatkuvuuspinnan vuoksi ei saavu
lainkaan maapallon läpäiseviä (siis runko-) P-aaltoja.
Taittumisen ohella aalloilla on taipumus heijastua. Heijastumisessa aaltojen
tulokulma heijastavaan pintaan on yhtä suuri kuin on heijastuskulma pinnasta
pois (Kuva 13). Peili ja kaiku ovat tästä arkisia esimerkkejä.
Maanjäristysaallot voivat heijastua takaisin maapallon sisään maapallon
kuoresta.

11. α
β
Kuva 13. Aaltojen heijastuminen. Tulokulma α
on sama kuin heijastuskulma β.