A belső mag forgására vonatkozó fő megfigyelési korlátozások a szeizmológiából származnak. Amikor földrengés történik, kétféle szeizmikus hullám terjed lefelé a Földön: a hullám terjedési irányában a talajmozgással járó (p-hullámok) és a keresztirányú mozgással járó (s-hullámok). Az S-hullámok nem haladnak át a külső magon, mert nyírófeszültséggel járnak, egy olyan típusú deformációval, amely folyadékban nem fordulhat elő. A szeizmikus jelölésben a p-hullámot P betűvel jelölik, amikor a kéregben és a köpenyben terjed, és K betűvel, amikor a külső magban terjed. A köpenyen, a magon és a köpenyen ismét áthaladó hullámot, mielőtt a felszínre ér, a PKP jelöli. Geometriai okokból a PKP két ágát különböztetjük meg: PKP(AB) a külső mag felső részén, és PKP(BC) az alsó részen keresztül. A belső magon áthaladó hullámot PKP(DF)-nek nevezzük. (E fázisok alternatív elnevezései: PKP1, PKP2 és PKIKP.) A szeizmikus hullámok egy földrengéstől egy adott érzékelőig többféle utat is bejárhatnak.
A PKP(BC) és PKP(DF) hullámok hasonló utat járnak be a köpenyben, így az összesített utazási időbeli különbség elsősorban a külső és belső mag közötti hullámsebességek különbségéből adódik. Song és Richards azt vizsgálta, hogy ez a különbség hogyan változik az idő múlásával. A délről észak felé haladó (a Déli-Sandwich-szigeteken bekövetkezett földrengések által kibocsátott és az alaszkai Fairbanksben fogadott) hullámok esetében a különbség 1967 és 1995 között 0,4 másodperccel változott. Ezzel szemben az egyenlítői sík közelében (pl. Tonga és Németország között) terjedő hullámok nem mutattak változást.
A szuperrotáció korai becsléseinek egyik kritikája az volt, hogy a földrengések hipocentrumaival kapcsolatos bizonytalanságok, különösen a korábbi feljegyzésekben, hibákat okoztak az utazási idők mérésében. Ez a hiba csökkenthető a doublet földrengések adatainak felhasználásával. Ezek olyan földrengések, amelyek hullámformája nagyon hasonló, ami azt jelzi, hogy a földrengések nagyon közel voltak egymáshoz (körülbelül egy kilométeren belül). A Déli-Sandwich-szigetekről származó doublet adatok felhasználásával egy 2015-ös tanulmány új, évi 0,41°-os becslésre jutott.
Belső mag anizotrópiaSzerkesztés
Song és Richards a megfigyeléseiket a belső mag anizotrópiájának akkoriban uralkodó modelljével magyarázta. Megfigyelték, hogy a hullámok gyorsabban haladnak észak és dél között, mint az egyenlítői sík mentén. Az egyenletes anizotrópiájú belső mag modellje szerint a leggyorsabb terjedés iránya a Föld forgástengelyétől 10°-os szögben dőlt el. Azóta az anizotrópia modellje összetettebbé vált. A felső 100 kilométer izotróp. Ez alatt a “nyugati” féltekén (nagyjából az amerikai kontinens középpontjában) erősebb az anizotrópia, mint a “keleti” féltekén (a földgolyó másik felén), és az anizotrópia a mélységgel növekedhet. Az anizotrópia más irányultságú lehet egy körülbelül 550 kilométer sugarú “legbelsőbb belső magban” (IMIC) is.
A Cambridge-i Egyetem egyik csoportja az utazási időkülönbségeket használta fel a félgömbhatárok hosszúságának becslésére a belső maghatár alatti 90 kilométeres mélységig. Ezt az információt a belső mag növekedési sebességére vonatkozó becsléssel kombinálva 0,1-1°-os növekedési sebességet kaptak millió évenként.
A forgási sebességnek az utazási időkülönbségeken alapuló becslései ellentmondásosak voltak. Azok, amelyek a Sandwich-szigeti földrengéseken alapulnak, a leggyorsabb sebességet mutatják, bár a jelük is gyengébb, a PKP(DF) alig emelkedik ki a zajból. A más útvonalakon alapuló becslések alacsonyabbak, vagy éppen ellenkező irányúak. Egy elemzés szerint a forgási sebességet évi 0,1°-nál kisebbre korlátozzák.
HeterogenitásSzerkesztés
Egy 1997-es tanulmány újravizsgálta a Sandwich-szigeteki adatokat, és más következtetésre jutott az utazási idők változásainak eredetét illetően, a hullámsebességek helyi heterogenitásának tulajdonítva azokat. A szuperrotáció új becslése évi 0,2-0,3°-ra csökkent.
A belső mag forgását szintén a PKiKP hullámok segítségével becsülték meg, amelyek a belső mag felszínéről szóródnak, nem pedig a PKP(DF) hullámok segítségével. Az ezzel a módszerrel végzett becslések 0,05 és 0,15° között mozogtak évente.
Normál módusokSzerkesztés
A belső mag forgásának korlátozásának másik módja a normál módusok (állóhullámok a Földön) használata, ami globális képet ad. A magban lévő heterogenitások felosztják a móduszokat, és a “felosztási függvények” időbeli változásai felhasználhatók a forgási sebesség becslésére. Pontosságukat azonban korlátozza a szeizmikus állomások hiánya az 1970-es és 1980-as években, és a kikövetkeztetett forgás a módustól függően pozitív vagy negatív lehet. Összességében a normál módusok nem képesek megkülönböztetni a forgási sebességet a nullától.