지구 내부를 전파하는 지진파는 지구 내부를 통과해가는 동안 지표 쪽으로 점차 휘어집니다. 만약 파동의 굴절을 밀도의 차이만으로 이해한다면 이것은 선뜻 이해하기 어려운 말일 수도 있습니다. 왜냐하면, 밤에는 아파트 고층에서 나는 소리가 지상에서 잘 들리는 반면, 낮에는 반대로 지상의 소리가 고층의 아파트에 잘 들린다는 사실을 잘 알고 있기 때문입니다. 이렇게 보면 소리는 밀도가 큰 쪽으로 휘어지는 것처럼 보입니다. 

 

파동의 굴절과 관련된 스넬의 법칙을 보면 

n₁ sin(θ₁) = n₂ sin(θ₂)

입니다. 굴절률 n은 

n = c/v

입니다. c는 광속이고 v는 매질 속에서의 파동의 속도입니다. 이 식을 스넬의 법칙에 대입하여 굴절률을 속도로 대체해보면

v₂ sin(θ₁) = v₁ sin(θ₂)

입니다. 그러니까 파동이 더 느리게 진행하는 쪽으로 파동이 휘는 것, 다시말해, 파동의 속력이 작은 매질 쪽으로 파동이 굴절되는 것입니다. 

 

매질 속에서의 파동의 속력에 영향을 주는 요인은 파동의 종류에 따라 다릅니다. 지진파의 속력은 매질의 밀도 뿐 아니라 강성률 및 탄성계수와도 관계가 있습니다. 지진파의 속력은 밀도에는 반비례하지만 강성률 및 탄성계수에는 비례합니다. 그런데 일반적으로는 밀도가 커질수록 강성률과 탄성계수도 증가하기 때문에, 지진파의 속력는 밀도가 더 큰 쪽에서 더 큰 것입니다. 그러니까 밀도가 작은 쪽으로 휘게 되는 것입니다. 

참고 문헌: 

파동과 매질의 종류에 따른 속력 요인

푸른행성의 과학, http://www.skyobserver.net