학창 시절 지구과학을 배운 사람들은 지진파를 이용하여 지구 내부 구조를 추정할 수 있다는 것을 아마 기억할 것이다. 사실 인간의 기술로 지구 내부 깊숙히 파고 들어갈 수 있는 방법은 현재로서는 없기 때문에 지진파를 이용하여 지구 내부 구조를 알아내는 것은 사실상 거의 유일한 방법이다. 물론 이러한 방법이 수학적으로, 지구물리학적으로, 그리고 계산과학적으로도 잘 정립되어 왔기 때문에, 인류는 지구가 아닌 다른 천체의 내부 구조도 비슷한 방법으로 추정할 수 있게 되었다. 예를 들어 달이나 화성, 금성 등 인류가 보낸 탐사선이 착륙한 태양계 천체의 내부 구조는 인공 지진이나 자연 지진에서 발생하는 지진파를 분석함으로써 알아낼 수 있었다.

지금까지 대부분의 교과서에 기술된 지구 내부 구조는 지진파를 통해 알아낸 것이고, 잘 알려져 있다시피 지각-맨틀-외핵-내핵의 네 부분으로 이루어져 있다. 지진파는 크게 실체파 (body-wave)와 표면파 (surface-wave)로 구분되며, 지구 내부 구조를 알아내는데 활용되는 지진파는 그 중 실체파다. 실체파는 다시 P파 (primary wave)와 S파 (secondary wave)로 구분되는데, P파는 종파 (longitudinal wave), S파는 횡파 (transverse wave)의 특성을 갖는다. 종파를 쉽게 이해하기 위해서는 어렸을 때 가지고 놀았던 스프링 장난감을 생각하면 된다 (그림 1 참조). 스프링을 늘렸다 줄였다 하는 방법으로 진동시키면 스프링의 간격이 좁아졌다 넓어졌다 하는 파동이 진행한다. 이것이 P파다. 그래서 P파를 압축파 (compressional wave)라고도 부른다. 반면 횡파는 스프링 자체를 사인곡선처럼 위아래로 흔들었을 때 나타나는 파동이다. 이를 전단파 (shear wave)라고도 부른다. 이 두 파의 진행 방식이 다르기 때문에 지구 내부에서의 진행 특성도 ...