지진파

여름날 창밖에서 번개가 번쩍하면 우리는 소리가 나기를 기다려요. 잠시 뒤에야 우르릉하는 천둥이 도착하죠. 번개의 빛이 소리보다 빠르게 달려오기 때문이에요.

땅속에서 지진이 일어날 때도 도착 시각이 갈라져요. 먼저 도착하는 빠른 흔들림을 P파, 뒤따라 도착하는 느린 흔들림을 S파라고 불러요. 두 흔들림은 같은 자리에서 같은 순간에 출발했는데, 달리는 속도가 달라서 시간 차를 두고 닿아요.

건물 안에서 지진을 겪은 사람들이 '덜컹하더니 잠시 뒤에 크게 휘청였다'고 말하는 이유가 여기에 있어요. 먼저 온 덜컹거림이 P파, 뒤에 온 큰 흔들림이 S파인 경우가 많아요.

번개와 천둥을 다시 떠올려 볼게요. 번쩍이는 빛은 눈부시지만 유리창을 흔들지는 못해요. 창문이 덜덜 떨리게 만드는 쪽은 뒤늦게 오는 천둥소리죠.

땅속도 비슷해요. 먼저 오는 P파는 땅을 앞뒤로 밀었다 당기며 지나가요. 보통은 흔들림의 폭도 작아요. 반면 뒤에 오는 S파는 땅을 위아래와 옆으로 출렁이게 만들어요. 건물은 옆으로 밀리는 힘에 약하기 때문에, 피해는 대개 P파가 지나간 뒤의 흔들림에서 커져요.

그런데 이 순서가 오히려 우리를 도와줘요. 관측소가 먼저 도착한 P파를 붙잡아 계산하면, 큰 흔들림이 닿기 전에 경보를 보낼 수 있거든요. 번개를 보고 귀를 막을 준비를 하는 것과 비슷해요.

다만 지진이 아주 가까운 곳에서 일어나면 두 흔들림의 시간 차가 거의 없어서, 경보가 흔들림보다 앞서기 어려워요.

번개와 천둥 비유는 도착 순서를 설명할 때까지만 통해요. 빛과 소리는 아예 다른 것이지만, P파와 S파는 둘 다 땅이 흔들리는 같은 종류의 파동이에요. 흔드는 방향과 속도가 다를 뿐이에요.

그래서 두 파는 지나는 길도 달라요. P파는 땅을 앞뒤로 밀며 가기 때문에 바위든 물이든 통과해요. S파는 옆으로 비틀며 가야 해서 물속에서는 나아가지 못해요. 이 성질 덕분에 과학자들은 지구 속 깊은 곳에 액체인 층이 있다는 사실을 알아냈어요.

마지막으로, 실제 지진에는 세 번째 흔들림이 더 있어요. 땅속 깊이가 아니라 지표면을 따라 퍼지는 표면파예요. 표면파는 가장 늦게 도착하지만 흔들림의 폭이 가장 크고 오래 이어져요. 그래서 얕은 곳에서 일어난 지진에서는 건물 피해가 표면파에서 가장 큰 경우가 많아요.