Una zona d’ombra sismica è un’area della superficie terrestre in cui i sismografi possono solo a malapena rilevare un terremoto dopo che le sue onde sismiche sono passate attraverso la Terra. Quando si verifica un terremoto, le onde sismiche si irradiano sfericamente dal fuoco del terremoto. Le onde sismiche primarie vengono rifratte dal nucleo esterno liquido della Terra e non vengono rilevate tra 104° e 140° (tra circa 11.570 e 15.570 km o 7.190 e 9.670 miglia) dall’epicentro. Le onde sismiche secondarie non possono passare attraverso il nucleo esterno del liquido e non vengono rilevate a più di 104° (circa 11.570 km o 7.190 miglia) dall’epicentro. Le onde P che sono state convertite in onde S all’uscita dal nucleo esterno possono essere rilevate oltre i 140 gradi.

Sismica zona d’ombra (da USGS)

La ragione di questo è che la velocità delle onde P e S-onde è governato da entrambi le diverse proprietà del materiale che viaggiano attraverso e le diverse relazioni matematiche che condividono in ogni caso. Le tre proprietà sono: incompressibility ( k {\displaystyle k} ), densità ( p {\displaystyle p} ) e rigidità ( u {\displaystyle u} ). P-velocità dell’onda è uguale a ( k + 4 3 u ) / p {\displaystyle {\sqrt {(k+{\tfrac {4}{3}}u)/p}}} mentre S-velocità dell’onda è uguale a ( u / p ) {\displaystyle {\sqrt {(u/p)}}} e così S-velocità dell’onda è interamente dipendente dalla rigidità del materiale che attraversa. I liquidi, tuttavia, hanno rigidità zero, quindi rendono sempre zero la velocità dell’onda S complessiva e come tali le onde S perdono tutta la velocità quando viaggiano attraverso un liquido. Le onde P, tuttavia, dipendono solo parzialmente dalla rigidità e come tali mantengono ancora una certa velocità (se notevolmente ridotta) quando viaggiano attraverso un liquido. L’analisi della sismologia di vari terremoti registrati e delle loro zone d’ombra ha portato il geologo Richard Oldham a dedurre nel 1906 la natura liquida del nucleo esterno della Terra.