魔法保姆麦克菲:如何向孩子们解释地震现象

这是一个向小学教师提供解释地震现象的试验性教材

一、序言

这个小册子并不是为了解释所有的地理现象，写作此文的目的是面向孩子们在提出关于地震的问题时，为如何回答这些问题提供一个参考。

为了让孩子们不致从小产生错误的概念，我建议首先要弄懂地动与地震的区别。为此，主要以三种不同的形式：

1. 提供一本小册子，从中找到有关地震的普及基础知识。
2. 为孩子们提供一些简便易行的实验，以便让他们自己亲身实践来体验学习。
3. 向孩子们提供一本有关讲地震的画册，书中简要解释了地动与地震。如果他们还没有经历过这些，那么通过这种方式可以形成一个大致的概念。

二、引言

地球上经常发生地动，地震一旦不幸发生便会造成许多损失，因此地震问题应该引起人们足够重视。新闻媒体中经常使用“地动（séisme）”、“地震（temblement de terre）”和“断层（faille）”等字眼，而它们之间的关系并不十分明确。有时“地动”与“地震”是指同一个现象，其实就是地震。

因此有必要弄明白这三个词之间的因果关系。

三、断层的长期运动

1、为什么有断层？

地质板块的运动只存在于地球的某些地区，这些地区的地面很“脆弱”，就是说不那么牢固。人们会谈到地面变形的区域化，这些脆弱地区的地面集中在一起就形成了断层。

2、断层是怎么回事？

断层就是在岩石间形成的一个很大的裂缝。跟我们在好莱坞电影中看到的惊险场面不一样，断层是永远不会张开口的，人掉不进去。就算某一断层有好几米宽，它里面也会填满断层因长期运动而落下的大大小小的岩石碎块。 一个巨大的裂缝顶多不过两三米深，能看到表面，而断层的深度则可以达到几公里。

断层的长期运动是断层内部产生的压力或力量的积累。这些压力是地质板块运动的结果。由于岩石凸凹不平，运动不是很有规律，而是一阵一阵的。一旦发作，地壳内积聚的能量一下子释放出来，断层两边的断块就突然移位了。

3、断层的模拟实验

要让孩子们懂得断层的原理，就需要做一系列小实验：

（1）把两只手使劲压在一起并不断搓会出现什么现象？

我们会感到手热了（热是一种能量）。

（2）用手去搓一块石头会出现什么现象？

我们会感觉石头很粗糙，手也会热起来。

（3）把两块石头一起搓会出现什么现象？

我们会感觉两块石头在磨擦，但它们仍是冷的；还能发出难听的声音。

尽管这个小实验比较简单，但在科学上是成立的。手上感受到的热是一种能量，两块石头磨擦发出的声音是一种震动。这就像是地震，地震中产生的正好是声音与热量这两种能量，然后在向四周扩散的过程中消失。

四、地动与地震

1、地动和地震是什么

地动是由断层的长期运动造成的，粗糙的岩石之间并不是轻松地滑动，它们的错位是断断续续的，然后会在一秒钟内释放出长期（可以是几个小时甚至几百年）积聚的力量从而形成断裂。这一能量的瞬间释放就造成了地动。地动因此就是断层所造成的结果。

而地震是地动时往地壳表面呈震波扩散了的结果。也可以说，地动时释放的能量以地震波方式发散，在地球表面形成了地震。震波有好几种：P波（第一波）、S波（第二波）和表层波。这几种波的速度不一样，因此到达某一地的时间就有先后，从而造成同一次地动会有不同的几次震动。而这种震动同余震又不是一回事，地动的余震是由第一次地动造成的第二次地动。

震波的不同类型造成地面（横向或纵向）的颤动方式不同，因此引发不同的自然灾害。

由此可见：地动与地震的区别在于：地动是断层长期运动引发的即时事件；而地震从地动而来，与地面的颤动有关。

2、地动的危害

像所有自然灾害一样，地动也会对人类多少产生重要影响。其危害性（摧毁的能力）取决于地动源（地动时发出能量的地方）的强度及其与居民的距离（称为脆弱性，主要与居民住房建筑的质量有关）。因此衡量地动有两种标准：里氏震级指示震源强度，麦加利震级指震幅（或者摧毁的力度）。

地动在里氏震级里只有一种强度，而在麦氏震级则根据不同的地方有不同的震幅。严格说来，我们应该说地动的强度和由地动引起的地震的震幅。地动的强度（里氏）就是再强，在沙漠地区也不会对人类造成什么危害，因此震幅就低（麦氏）。

地震可以引发其他自然灾害，如山体滑波（泥石流等）、海啸等

3、地动与地震的模拟实验

地动的发生就像是我们把两块石头放在一起磨擦，但是在地球上，石头是大个儿的。

取一段带锯齿的木头在一张桌子的边缘上磨擦（形成地动），我们可以远远地观察放在桌上的白糖块（注1）如何掉下来。在桌上用锯齿磨擦的地方就是地动，而震动引发了糖块的掉落就是地震。

地震波的发散（在实验中就是震动）表现为震源（锯齿磨擦的地方）与糖块位置的距离。我们还可以观察到，距离并不是惟一引发糖块掉落的原因。桌子既然不是一个均匀材料做成的实体（地球也不是），那么震波也就不像水波一样以同心圆的方式发散。

做这个实验时，可以要求孩子们把手放在桌子的各个部位，让他们体会与用两块石头磨擦有什么不同。

注意：可以用水盆（最好透明）放置桌面上，观察水波如何发散，水面上会形成波纹，这一现象也可解释海啸。

4、地震的模拟实验

向孩子们解释地震现象有两种办法：

（1）在一个小房子里的桌子上放一些小人，然后再用锯齿锯房子造成震动效果。

（2）在一个小平板车上放上一个纸板房，由孩子们一个一个坐进去，然后推着小车来回走。

最有发生地震危险的国家都曾求助于地震模拟实验，类似于用房车在各种方向做活塞运动。