【大头讲科普】关于地震的几个小知识
1、应力释放
这个词常用来说地震以后，释放了一些应力，然后断层就不会绷的那么紧了，以后就比较安全了。那么真实的地震以后，应力释放了多少呢？说出来吓你一跳
岩石在地下，即使没有其他作用，也会受到很大的压力，原因就是岩石自身的重力。一般在地下15公里的地方，假设这一段的岩石密度是
15000×2800×9.8=411.6MPa（兆帕）。
这是多大的压力呢？可以想象把1立方米的花岗岩（密度约为2800kg/m3），你身高是1.8m。但考虑到和岩石的接触面积上半身和下半身不均一，可以假设为平均宽度（平躺时）是30cm。那么如果把这1立方米的岩石放到你身上，产生的压应力就是
（2800×9.8）÷（0.3×1.8）=50814Pa=0.0508MPa。
这个压力比15km深的地下（典型的震源深度）压力差了8090倍！！！如果把人放到这里，估计就被压成肉饼了。不，是肉纸，还是非常非常薄的纸。
但是判断会不会发生地震，并不是看岩石受到的实际压力大小，而是看各应力的差值。比如，你在各个方向上用同样大小的力挤压一个物体，它只会发生体积缩小，而不会破裂。
一个地震在地下发生，造成断层的大面积破裂，计算这个断层面上的平均应力的时候，需要考虑到应力的变化了。一般应力越往深处越大，越浅越小，平均应力处在中间，并不像上面计算的那么大。
如图，地震一般是在一个点触发，然后向外扩散。如果破裂很快就停住了，面积很小，就是小震（small quake），如果破裂很大，就成了大震（Bie Quake）。现在观察到的大地震和小地震的触发机制并没有什么不同，所以就有一种理论认为，一个微小破裂是否会发展成大地震是随机的。也就是说每个小地震都有触发大地震的可能，不过大部分情况下，只发生了小震。
一般在断层面上，会受到两个力：垂直于断层面的压力和平行于断层面的剪切力（τ和σn）。地震发生后，断层面上这两个力都会发生变化，那么这时候衡量这个变化的量就是
其中，Δτ是剪切力的变化，Δσn是正应力的变化，μ是内摩擦系数。
实际上，需要用另外一种方法计算应力降。
通过对地震波的反演，可以得到以下量：剪切模量μ、断层的平均位移D和断层宽度W，继而可以计算出应力降。
在实际研究中，认为发生地震的断层上，地震前后的Δσn的变化是可以忽略不计的。所以计算结果中Δσ，为Δτ，其值约为1—10MPa，甚至更低！！！这是一个非常小的结果。也就是说地震造成的应力释放量和断层上受到的应力比，是非常小的！！！即使地震以后，断层上仍有非常大的应力存在，释放的只是非常小的一部分。
比如说汶川地震后，不同的研究给出的应力降大都为1—3MPa。
2、某次地震是否的能量相当于×××颗原子弹
比如，有新闻报道说汶川地震相当于5600颗广岛原子弹。不敢想象，这么多原子弹同时在地面爆炸会造成什么后果。
但是，真的有这么恐怖么？
地震释放的总能量的计算公式，σ1和σ2为地震前后断层上的应力大小，D是断层平均滑移距离，A是断层破裂面积。一般来说，地震破裂的长度越大，能量就会越高。
这就要先考虑地震的能量是从那里来的了。
简单来说，地震释放的能量就是势能。因为地震无非是应力对岩石的作用（拉也罢压也罢），而摩擦却阻止了其运动。这就导致了岩石内部积累了非常大的应变能。而地震时，断层两边的岩石也会发生相对的升降，这是重力势能。当这种能量积累到一定程度的时候，就要释放了。那么会释放成那种能量呢？
概况一下，有内能、表面能、势能、动能、辐射地震波的能量。内能，其实即使因为摩擦产生的热能。因为断层面是非常粗糙的，当断层的两面相对运动的是，摩擦会产生大量的热，甚至导致断层两面的岩石融化。表面能，就是岩石破裂时，产生新破裂面需要的能量。我们知道，任何物质的表面都存在表面能，原来胶结在一起的岩石破裂成若干块，就产生了新的面，就需要表面能了。大地震的破裂面长达上百公里，深十几公里，表面能是很可观的。势能，其实就是断层一部分断裂，发生运动，断层上没运动的部分就有了相对位移，就产生了新的势能。动能，就是断层运动啊，很快的，不过这部分能量最终要转化成内能和势能了。
然后就是辐射能，这部分能量才是造成破坏的那部分。把辐射出地震波的能量与总能量的比值称为辐射效率（η）。
辐射能η=Δσ/(σ1+σ2)。一般情况下，η<5%，为1~2%。但是，这部分还不是造成破坏的那部分能量。地震波从断层破裂部位发出后，是向各个方向都有发射的。
（图片来自网络）
美国地质调查局（USGS）给出的汶川地震辐射出的地震波的能量为1.58×10E16J，还是相当大的。不过非常大的一部分能量进入了更深的地球内部，最终被吸收掉。而向上传播的那部分能量，也有很大的部分被大地吸收。只有非常小的一些能量给人类造成了破坏。地震爆发的上万颗原子弹，真正造成破坏的，可能只有不到一颗。
地震地震，只是地球打了个寒战（其实寒战都算不算），就让人类如此狼狈！！！人是不可能胜自然的。有一种传言说是美俄的核弹头可以把地球摧毁若干次，这是不可能的。他们毁灭人类甚至生物圈也许还可呢，但是毁灭地球是不可能的。也许地球永远不给人类进化到这一天的时间。
另外，我们都知道地震波发射的能量有压缩波（P波）和剪切波（S波），但是二者的能量分配是不一样的。由上图可以看到断层的相对滑动其实就是剪切，所以地震波的能量主要集中在S波中。而爆炸的时候，就是从一个点源向外扩张，主要是压缩波。更多这方面的信息，可以看这个，日本地震原是核试验？
3、地震来了，地面到底怎么动
有一种说法，是地震来的时候，先跳跳，后晃晃。真的是这样吗？
其是，这句话只对了一部分。在离震中或离震中不远的地方，确实是先跳跳，后晃晃，但是随着离开震中距离的正大，情况就不是这样了。先看看地震发是的时候，都有哪几种地震波吧。
地震波是一种机械波，总的来说比较复杂，各种周期和性质的波都有，但就破坏性的波而言，主要有P波（纵波，P wave）、S波（横波，S wave）和面波，而面波有分为勒夫波（Love wave）和瑞利波（Rayleigh wave）。几种波的形状如下：
P波和S波：
P波和S波分别对应于高中物理中学的纵波和横波，不再解释。P波传到地面的时候，引起了地面的上下晃动，而S波是前后晃动，S波的破坏性大于P波。在地震中，P波的传播速度较快，是S波的1.732倍，即
γ是介质的泊松系数。
地震发生后，P波往外传播快，而S波慢，人们先感知到P波，后感知到S波，就可以利用这个时间差预报地震。目前临震预报的理论基础就是这个。
面波就稍微复杂一些
勒夫波和S波类似，不同之处是，勒夫波的扭曲方向和波的传播方向垂直。而瑞利波的运动就像大海中浪的运动，在转圈，先往前并向上升，然后往后再下降，一个周期循环一圈。面波只在地面产出，原因如下。地震的时候，先产生P波和S波，S波又可以分解为SH和SV波，当各种波达到地面的时候，P波和SV波一起产生了
（更清晰的以上各图请点这里，不知道为啥我粘过来就这么不清楚了）
波的形状可以看下面的图，更清楚
图的左半部分是表示地震波传播到的地区和地震波未传播到（Undeformed）的地区的情形，右半部分是形象化的表示。
地震的时候，可以说是上下，然后是前后（或左右，取决于你站立时面向的方向），然后是过山车，然后又一个前后左右。但是如果你的位置和震中非常的近，那么，可能就是各种波都来了，然后就是七荤八素，祝你好运！
那么，震中附近和远离震中的地方，地面是如何运动的呢？
在震中的地方，地震波往上传播，应该把上图中的P波和S波竖起来看。
这样看，震中的地方确实是先跳跳，后晃晃。
图中灰白色的箭头为地震波传播到震中（红色点）的路径，显示上下跳动（红色曲箭头），后左右晃动（白色曲线）。地震波传到远离震中的地方的路径如图中紫色箭头表示，对于P波振，可以分解成黑线（水平）和绿线（竖直）表示的方向，可以看到，其实竖直方向的运动已经非常微小了。另外，P波的衰减很快，离开震中后很快就衰减掉了，可能 人根本就感觉不到。
所以说，课本里面给的先跳跳后晃晃，只是局部正确的。