时至今日，人类的航天器即将飞出太阳系，天文望远镜可以给几千万光年外的黑洞摄影。凭借强壮的技能，咱们的视界早已打破地球，瞭望深邃的国际。可是，咱们脚下的大地却不那么简略直接看到，只能靠直接的手法。也仅仅在最近不到一百年的时刻内，人类才算是对地球内部有了一个比较体系的知道。
人类尽管仅仅生活在地表，可是来自地下的力气却对人带来过巨大的震慑，比方火山、地震等。古代的我国人以为，地下有一条地龙，一翻身就会有地震；而鬼门关也在地下，那里阴森恐怖，是人身后的归宿。而1864年法国小说家儒勒·凡尔纳出书的《地心行记》，将地球内部描绘成为一个具有风暴、海洋乃至巨兽的精彩国际，令人思绪万千，地下到底有什么？
在两千年多年前的古埃及，地理学家埃拉托斯特尼（Eratosthenes）曾依据夏至日高塔影子的长度核算了地球的直径，得到的效果与现代的测量值非常附近。我国唐朝的天文学家僧一行也曾核算过地球的直径。他们都假定地球是一个球形。到了1687年，牛顿出书了巨作《天然哲学的数学原理》一书，在书中他考虑了地球自转、引力等要素，假定地球内部是液体，核算了地球的偏心率，也便是地球违背正球形的程度。他以为，由于地球自转，地球的赤道杰出，南北极略扁。在核算中，牛顿假定地球内部是液体，但并未解说为什么是液体。当然，这个假定是不对，但牛顿的核算缺适当准确的。
另一个支撑地球内部是液体的依据，来自于高山，但故事仍是要从牛顿说起。牛顿依据他的力学理论，核算了地球的均匀密度，以为大约是水的五到六倍，和现代的测定值依旧非常挨近。可是，这个值依旧要比地表的岩石要大两到三倍，那么只能是地球内部的物质密度更高，即外轻内重。牛顿发现的万有引力，在地球上就体现为重力，可以简略的以为，密度越大，重力就越大，而物质越多，引力也越大。所以，假如咱们假定地球的密度散布从内到外逐渐添加，相同的层位具有相同的密度，那意味着高山多出来的物质会有额定的引力。正常情况下，假如自在悬挂一根柱子，它应该指向地心。可是，假如在高山的周围，由于高山水平方向的引力，这根柱子就应该偏向山的方向。在18世纪，法国地球物理学家布格（Bouguer）在南美洲厄瓜多尔的安第斯山脉做了这样一个试验。试验效果显现，柱子的确偏向山的方向，可是违背的程度要比本来的预算值小许多。再后来，19世纪前期，英国地质学家在印度的喜马拉雅山做相同的试验得到了相同的效果。这说明，高山的引力要比本来的料想小许多。那么只要一个解说，山区的物质比咱们本来估量的要少。可以幻想一下，假如咱们把一根木头扔到水里，它一部分沉入水面，一部分露出来，露出来的这部分便是山。在核算的时分，把水下低密度的木头当作高密度的水，物质变多，效果肯定是引力要大。而实践上，高达的山脉，不只挺拔在地上，在地下也有很深的“根”，可以深过正常的地壳，深化到高密度的地幔中。也便是低密度的地壳物质挤占了高密度的地幔，那么引力肯定会削减。这样解说很简略了解，实践也的确这样，但这儿有个假定，即地幔是液体，地壳浮在上面，并且可以依据载荷或深或浅。这称作均衡。
牛顿提出的液态说这一学说可以很好的解说多种地质现象，比方山脉的成因，便是坚固的地球外壳在液体上横向漂动揉捏构成的，地震也是由于揉捏。火山则更简略，内部的液体沿着缝隙喷出来就行了。也正由于它如此成功，在牛顿之后的将近两百年的时刻内，液态说都是地质学界的干流学说。
开尔文（Kelvin）咱们都很了解，绝对温度的单位便是以他命名的，19世纪的科学伟人，热力学规则的创立人，一起在资料形变方面也有很大的奉献。而他的另一个故事撒播更广。1900年世纪之交，他宣告了一个闻名的讲演，以为物理学的大厦现已完成了，接下来物理学家的作业便是修修补补了。可是，后来相对论和量子力学的开展直接把物理学推动到了新的高度，而开尔文也因而成了保存科学家的代表。
保存的言辞并不能否定开尔文的巨大，他对咱们知道地球也有非常大的奉献。在开尔文之前，大多数科学家都以为地球内部是液态的。相对固体，液态的物质对错常简略遭到外力影响。比方，月球和太阳的潮汐效果，可以让开阔的海水最高拱起将近一米高（靠近海岸或河口的高达数米大潮是由于遭到海水变浅或地势的影响），可是固体地球最大的变形也就三十公分。考虑到海水的均匀深度才4000多米，而地球的半径有6300公里，固体地球的形变量对错常小的。可是，假如地球内部是液体，依据开尔文的核算，这个变形量就非常可观了，里边的液体将会突破外面的地壳。即便地壳强度很大而不破碎，它也会在地内液体的带动下，变形起伏非常大，这是彻底不符合实践的。所以，他以为地壳内部不或许都是液体，应该是固态的，并且全部是固态的，“像铁相同坚固”。
在开尔文之后，地质学家初步信任，地球内部的确固体，但又有点矫枉过正。由于开尔文地球彻底是固体，并且非常坚固的固体，那么地球内部就不会再有什么运动了，板块的漂移更不或许了。所以，当1912年德国科学家魏格纳提出大陆漂移假说今后，尽管在地质学界引起了很大的颤动，但仍是没有成为干流学说。由于依据闻名而又固执的地球物理学家杰弗里斯（Jeffreys）的核算，板块是不或许在坚固的岩石上面滑动的。既然在物理上不或许，那么大陆当然不或许漂移了。
开尔文推翻了地球内部熔体说，但又走进了另一个误区。地球内部，尤其是地幔的确主要是固体没错，可是也不是像他以为的那么坚固的，并且也不彻底是固体。更进一步的研讨就需要地震学上台了。
工欲善其事必先利其器。地震学的开展依赖于地震仪的技能进步。国际上第一台有用含义的地震仪是1875年有意大利地震学家菲利普·切基（Filippo Cecchi）创造的。随后，德国地震学家帕斯维茨(Ernst von Rebeur-Paschwitz)对地震仪加以改进，可以记载更弱小的信号。1889年4月17日，坐落德国波茨坦的一个地震仪忽然跳动了起来，记载了一段轰动。可是，帕斯维茨并不知道这是怎么回事。直到几个月后，他读到了闻名科学杂质《天然》上的一则短讯，说到了在日本产生了一次大地震，并且时刻也可以对的上，他才意识到这个信号便是日本的那次大地震带来的。这是人类第一次记载到来自地球另一端的轰动，这个信号直接从地球内部穿过，走了大约9000公里。这个事情标志着现代地震学的初步，地震学家初步用地震信号对地球做CT。但惋惜的是，前驱帕斯维茨在初次观测到这个信号6年今后就因肺结核逝世了，并没有看到地震学在地球研讨方面大显神威。
之后几年，欧洲、美国和日本建立了许多的地震台记载地震信号，这为地震学家的研讨供给了许多便当。地震波是一种机械波，由一种介质进入到另一种性质不同的介质中时，会产生折射或反射，改动传达方向。假如咱们假定地球内部是均匀的或者是依照某种规则改动，就可以核算出来一个当地产生地震之后，在全球各地应该接纳到地震信号的时刻。若实践测量值和核算值不共同，咱们就可以说地球内部的性质产生了改动，改动了地震信号的传达途径，并且这种改动的深度是可以核算出来的，这便是使用地震信号研讨地球内部结构的根本原理。
使用这一原理，地震学家相继做出了一系列惊人的发现。1906年英国地震学家奥尔德姆（Richard Oldham）发现了地核的存在，1913年，德国地震学家古登堡确认地核的深度大约2900公里，因而地核和地幔的界面也被称为古登堡面；1909年克罗地亚地震学家莫霍洛维奇（Mohorovičić）发现了莫霍面，莫霍面之上为地壳，之下一直到地核为地幔。
在物理学中，有一个长达数百年的争辩，肇始于牛顿，总算爱因斯坦，便是光到底是波仍是粒子。牛顿以为是光是粒子，后来法国科学家托马斯·杨经过双缝干与试验证明光是一种波。后来，爱因斯坦提出，光既体现为波，又能体现为粒子，然后处理了这个百年争端。
地球内部状况也是一个百年难题，液态说固态说相继上台，互有胜负。在地震仪接纳到地球另一端的地震信号后，好像意味着地球内部的确都是固体的。可是，在发现地核的过程中，新的问题又出来了。
地震波在地球内部传达的时分有两种，一种是P波，速度快，在固体和液体中都可以传达，但在液体中速度会变慢；另一种是S波，速度较慢，只能在固体中传达。理论上，一次大地震后，全球任何地址都应该可以检测到这两种波。但在19世纪的晚期，地球物理学家就感觉到不对劲了。其时的科学界可以分为两派，一个是传统的科学重镇英国，一个是以德国和法国为代表的欧洲大陆学派。为了各自的荣光，两派在科学家展开了全方位的竞赛。
最早，依据1897年和1902年两次大地震后得到的地震波数据，英国科学家奥尔德姆发现，在以震中为中心的100°规模外，S变得很弱，而在90-155°之间，P波也变得很弱，这就有点不行思议了。在1906年，奥尔德姆宣告的他的效果，提出地球存在一个中心，与地幔的物质性质存在显着的差异，地震波经过中心传达产生折射，才造成了以上现象。可是，惋惜的是奥尔德姆的研讨用错了震相，尽管他发现了地核，但却不是现在咱们以为的那个地核，他核算得到的地核深度为3800公里，显着高于实践深度。这一失误并不彻底是奥尔德姆的原因，一部分也是由于他那个时分对算法的研讨上不行深化。这一问题要比及古登堡来处理。
在19世纪末至20世纪初，共同不久的德国逐渐变成国际科学的中心，哥廷根又是中心的中心，引领了其时数学、物理、化学和地震学等研讨的潮流。在20世纪最初步的几年里，哥廷根的数学家成功的把数学和力学等理论引进到地震学的研讨中去，开展了核算不同深度地震波速的办法。依据这个办法，其时仍是研讨生的未来尖端地球物理学家古登堡核算了地核的深度，2900公里，并由他的导师维歇特在1912年在哥廷根的科学协会上宣告，终究效果宣告于1914年。因而，后来地核和地幔的界面就被称为古登堡面。维歇特也对错常闻名的地球物理学家，地核的成分是铁镍合金的观念最早便是他提出来的。
起先，对S波削弱或消失这一现象，科学家并没有很好地解说，尽管他们知道S不能在液体中传达这一特性，也都以为地球物质的力学性质肯定在核幔鸿沟产生了非常显着的改动，可是遭到地球固态说的影响，他们不愿意用“液态”这一个词来描述地核，但一时又找不到更好的说法。尽管如此，地核的发现者奥尔德姆在1913年就改动了观念，以为地核是液态的，但古登堡显得更固执。古登堡深信，S波是可以穿过地核的，只不过地球从硅酸盐的地幔变成铁镍合金的地核今后，密度添加但强度下降，导致S波的速度突降，并且它实在是太慢了，慢到在地表简直调查不到；一起也企图寻觅许多的依据要证明地核是固态的。可是，这次古登堡是不对的。
对地核性质的确认还要比及另一个人，英国地球物理学家、数学家杰弗里斯。上面说到，杰弗里斯使用核算，保卫了固态论，否定了魏格纳的大陆漂移说。但对更深部的地核，他却有活跃的奉献，正式确立了地核的液态说。1926年，他正式宣告了一篇论文，经过核算得出地核的确是液体的定论，并很快就被古登堡承受了，随后亦被地质学界遍及承受。当然，这一观念可以被很快承受的原因，一是杰弗里斯对地核性质的核算，可以与经过其他办法得到的效果相谐和；二是其时的理论对S波在地核消失的原因解说过分勉强，不如用液态说简洁明了，再便是地球物理学威望古登堡很快承受了他的观念。所以，根本上到20世纪30年代，地球物理学界大都承受了地核是液体的观念。
到此，科学界对地球的知道是，地球内部外层的地壳和地幔是固体，深度大约2900公里，之下是液态的地核，地球壳、幔、核的根本结构结构现已确认。可以说地球既有固体，又有液体，这便是地球的“固液二象性”。可是，故事还没有完毕。
尽管杰弗里斯确认了地核的状况，可是用液态的地核并不能处理一切的问题。假如假定地核都是液体，且地震波的速度低于地幔，由于物质性质的不同，地震波将会在核幔鸿沟产生折射，改动传达方向。这样，一个地震产生后，地球的另一端某必定区域内的地震仪将会接纳不到地震信号，这个区域被称为“地震影区”。时刻到了20世纪30年代，堆集的地震观测数据越来越多，关于地球内部地震波传达的特征也越来越明晰，有些现象只用一个简略液态核彻底解说不了。比方，实践观测的地震影区和理论核算值不彻底共同，地震波的影区，以并不是彻底没有地震波抵达，它们的途径或许在地核的内部再次产生了改动，抵达的时刻也与理论核算值不相同。
在1936年，丹麦女地震学家莱曼为了解说这种现象，就引进了一个内核，直径大约1400公里，性质和液态的外核不相同，地震波在这儿将会产生折射。随即，古登堡和美国地震学家理查德里克特也在1938年宣告论文，支撑了这一观念。可是，这次科学家都比较慎重，仅仅说地核内部还有一个性质不同的内核，可是不确认是固态仍是液态。
对内核状况的研讨始于1940年，刚初步都是理论估测。比方，一位美国科学家以为，越深压力越大，物质的熔点也会越高。在内核的深度，地球的温度或许现已低于铁的熔点了，因而这儿液态的铁应该现已变成固体了。相同，在内核，地震波的速度再次突升，也应该与物质状况的改动有关，即由液体变成了固体。可是，这些依据都不那么直接。
确认内核状况的依据依旧来自于地震。咱们都听到过钟声，钟声动听，可以继续好久，便是由于钟被碰击之后，可以继续轰动很长时刻，称作自有轰动。地球也是相同的。在每一次大地震后，除了激起传遍全球的地震波外，还可以让地球像钟相同，往复地轰动，继续很长时刻，并且轰动的周期也是有规则的。早在18、19世纪，关于轰动的物理数学模型现已建立起来了。到了20世纪中期，得益于地震仪越来越精密，地震学家可以观测到的越来越弱的信号。在1952年苏联勘测加半岛9级地震、1960年智利9.5级地震等大地震今后，都观测到了相似的轰动信号。得益于日趋完善的轰动理论，地球物理学家可以依据测得的信号来反推介质的状况。他们发现，地球内核有必要是固态，要不然地球的轰动周期将与观测值不符。这一重要定论，是由波兰裔美国科学家杰旺斯基在1971年才终究确认的，这时分间隔1935年莱曼发现内核现已曩昔35年了。直到现在，咱们对内地核的知道依旧非常少，那里是地球最奥秘的旮旯。
杰弗里斯是英国人，一位非常优异的数学家、地球物理学家和天文学家，是一个科学的多面手。他数学、物理功底非常深沉，在地球物理学方面，致力于用数学、物理理论处理地球内部问题。他以为，深部地球的任何问题都可以经过对地震学数据的核算来处理。他证明了外核是液态的，对知道内核也做出了很大的奉献，对地球物理学的核算理论做出了不行磨灭的奉献。可是，这样一位效果卓著的科学家，却以固执而出名，尤其是毕生固执地对立板块理论。
杰弗里斯出过一本书，叫《地球：它的来源、前史和组成》，这本书第一版出书于1924年，最终一版，第六版，出书于1976年，中心跨度50年。大约在1950年之前的各版别，每次都会有较大的更新，可以反映其时的最新进展。可是，在之后的各版别却越来越保存。比方，在1970年前后，板块结构理论现已成为了地球科学的干流，运用于解说山脉的构成、火山、地震等天然现象。可是，他在他的书中却大举进犯板块理论，斥之为歪理，对各种依据却全然不见。并且，在最终一版出书的时分，人类现已登上了月球，地球与月球、火星的比较研讨现已大大深化了咱们对地球组成和演化是知道。但假如你看他的书，却发现航天革新简直就像彻底没有产生过。
他从前也是一位打寒酸理论捆绑的勇士。在1926年他提出地核液态说的时分，是35岁。在此之前，他也是一名地球固态论的支撑者，很或许在1925年依旧坚持此观念。在莱曼发现内核今后，他也很快拥抱了新发现，并作出了很大的奉献。可是，后来他却越来越保存，彻底对新发现新理论视若无睹。
这种现象在科学界对错常常见的，旧理论的拥护者在新理论呈现的时分，往往誓死保卫，就像一位眷恋前朝荣光的遗民
