PKP(BC)- ja PKP(DF)-aaltojen kaaviokuva

Eteläisten Sandwich-saarten sijainti, jotka ovat lähes antipodaalisesti Alaskan kanssa.

Tärkeimmät havainnolliset rajoitteet sisemmän ytimen pyörimisestä tulevat seismologiasta. Maanjäristyksen tapahtuessa maapallon läpi kulkee kahdenlaisia seismisiä aaltoja: aaltoja, joissa maanpinta liikkuu aallon etenemissuunnassa (p-aallot), ja aaltoja, joissa on poikittaista liikettä (s-aallot). S-aallot eivät kulje ulkoisen ytimen läpi, koska niihin liittyy leikkausjännitys, joka on muodonmuutostyyppi, jota ei voi esiintyä nesteessä. Seismisessä notaatiossa p-aaltoa edustaa kirjain P, kun se kulkee kuoren ja vaipan läpi, ja kirjain K, kun se kulkee ulomman ytimen läpi. Aalto, joka kulkee vaipan, ytimen ja uudelleen vaipan läpi ennen kuin se saavuttaa pinnan, esitetään kirjaimella PKP. Geometrisista syistä PKP:n kaksi haaraa erotetaan toisistaan: PKP(AB) ulkoytimen yläosan läpi ja PKP(BC) alaosan läpi. Sisäisen ytimen läpi kulkevaa aaltoa kutsutaan PKP(DF):ksi. (Vaihtoehtoisia nimiä näille vaiheille ovat PKP1, PKP2 ja PKIKP.) Seismiset aallot voivat kulkea useita reittejä maanjäristyksestä tiettyyn anturiin.

PKP(BC)- ja PKP(DF)-aallot kulkevat vaipassa samankaltaisia reittejä, joten mahdolliset erot kokonaismatka-ajassa johtuvat pääasiassa aaltojen aaltojen nopeuksien erosta ulomman ja sisemmän ytimen välillä. Song ja Richards tutkivat, miten tämä ero muuttui ajan myötä. Etelästä pohjoiseen kulkevien aaltojen (jotka lähetettiin Etelä-Sandwichsaarten maanjäristyksistä ja vastaanotettiin Fairbanksissa, Alaskassa) ero muuttui 0,4 sekuntia vuosien 1967 ja 1995 välillä. Sitä vastoin lähellä päiväntasaajaa (esim. Tongan ja Saksan välillä) kulkevissa aalloissa ei tapahtunut muutosta.

Yksi superrotaation varhaisten arvioiden kritiikistä oli se, että maanjäristysten hypokeskipisteisiin liittyvät epävarmuustekijät, erityisesti aikaisemmissa tallenteissa, aiheuttivat virheitä matka-aikojen mittauksissa. Tätä virhettä voidaan pienentää käyttämällä dublettimaisten maanjäristysten tietoja. Nämä ovat maanjäristyksiä, joiden aaltomuodot ovat hyvin samankaltaisia, mikä osoittaa, että maanjäristykset olivat hyvin lähellä toisiaan (noin kilometrin sisällä). Käyttämällä Etelä-Sandwichsaarilta saatuja dublettitietoja vuonna 2015 tehdyssä tutkimuksessa päädyttiin uuteen arvioon 0,41° vuodessa.

Sisäisen ytimen anisotropiaEdit

Song ja Richards selittivät havaintonsa tuolloin vallinneen sisäisen ytimen anisotropiaa kuvaavan mallin avulla. Aaltojen havaittiin kulkevan nopeammin pohjoisen ja etelän välillä kuin päiväntasaajan tasoa pitkin. Sisäisen ytimen mallissa, jossa anisotropia oli tasaista, nopeimman kulkusuunnan suunta oli kallistettu 10°:n kulmassa Maan pyörimisakseliin nähden. Sittemmin anisotropian malli on muuttunut monimutkaisemmaksi. Ylimmät 100 kilometriä ovat isotrooppisia. Tämän alapuolella anisotropia on voimakkaampaa ”läntisellä” pallonpuoliskolla (suunnilleen Amerikan keskellä) kuin ”itäisellä” pallonpuoliskolla (maapallon toisella puoliskolla), ja anisotropia saattaa kasvaa syvyyden myötä. Anisotropian suunta voi myös olla erilainen ”sisimmässä sisimmässä ytimessä” (IMIC), jonka säde on noin 550 kilometriä.

Cambridgen yliopiston ryhmä käytti matka-aikaeroja arvioidakseen pallonpuoliskojen rajojen pituussuuntia syvyydellä aina 90 kilometriä sisemmän ytimen rajan alapuolelle asti. Yhdistämällä nämä tiedot arvioon sisemmän ytimen kasvunopeudesta he saivat arvioksi 0,1-1° miljoonassa vuodessa.

Matka-aikaeroihin perustuvat arviot pyörimisnopeudesta ovat olleet epäjohdonmukaisia. Sandwich-saarten maanjäristyksiin perustuvissa arvioissa on nopeimmat nopeudet, vaikka niissä on myös heikompi signaali, sillä PKP(DF) hädin tuskin nousee kohinan yläpuolelle. Muihin reitteihin perustuvat arviot ovat olleet pienempiä tai jopa päinvastaisia. Erään analyysin mukaan kiertonopeuden on rajoitettu olevan alle 0,1° vuodessa.

HeterogeenisuusMuutos

Vuonna 1997 tehdyssä tutkimuksessa tarkasteltiin uudelleen Sandwichsaarten aineistoa ja päädyttiin erilaiseen johtopäätökseen kulkuaikojen muutosten alkuperästä, ja niiden katsottiin johtuvan aaltojen nopeuksien paikallisista heterogeenisuuksista. Uusi arvio superrotaatiosta pieneni 0,2-0,3°:iin vuodessa.

Sisäisen ytimen rotaatiota on arvioitu myös käyttämällä PKiKP-aaltoja, jotka siroavat sisäisen ytimen pinnasta, PKP(DF)-aaltojen sijaan. Tällä menetelmällä tehdyt arviot ovat vaihdelleet 0,05-0,15° vuodessa.

NormaalimooditEdit

Toinen tapa rajoittaa ytimen sisäistä pyörimistä on käyttää normaalimoodeja (seisovia aaltoja Maassa), jolloin saadaan globaali kuva. Ytimen heterogeenisyydet jakavat moodit, ja ”jakofunktioiden” muutoksia ajan myötä voidaan käyttää arvioimaan pyörimisnopeutta. Niiden tarkkuutta rajoittaa kuitenkin seismisten asemien vähyys 1970- ja 1980-luvuilla, ja päätelty kierto voi olla positiivinen tai negatiivinen moodista riippuen. Kaiken kaikkiaan normaalit moodit eivät pysty erottamaan pyörimisnopeutta nollasta.

Articles

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.