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As principais restrições observacionais à rotação do núcleo interior provêm da sismologia. Quando ocorre um terremoto, dois tipos de onda sísmica viajam através da Terra: aquelas com movimento de terra na direção que a onda se propaga (ondas-p) e aquelas com movimento transversal (ondas-s). As ondas S não viajam através do núcleo externo porque envolvem tensão de corte, um tipo de deformação que não pode ocorrer em um líquido. Na notação sísmica, uma onda p é representada pela letra P ao viajar através da crosta e do manto e pela letra K ao viajar através do núcleo externo. Uma onda que viaja através do manto, núcleo e manto novamente antes de alcançar a superfície é representada pela letra PKP. Por razões geométricas, dois ramos de PKP são distinguidos: PKP(AB) através da parte superior do núcleo externo, e PKP(BC) através da parte inferior. Uma onda passando pelo núcleo interno é chamada de PKP(DF). (Os nomes alternativos para essas fases são PKP1, PKP2 e PKIKP.) Ondas sísmicas podem percorrer caminhos múltiplos desde um terremoto até um determinado sensor.
PKP(BC) e ondas PKP(DF) têm caminhos semelhantes no manto, portanto qualquer diferença no tempo total de viagem é principalmente devida à diferença de velocidades de onda entre o núcleo externo e interno. Song e Richards observaram como essa diferença mudou ao longo do tempo. As ondas viajando de sul para norte (emitidas pelos terremotos nas Ilhas Sandwich do Sul e recebidas em Fairbanks, Alasca) tiveram um diferencial que mudou em 0,4 segundos entre 1967 e 1995. Em contraste, as ondas viajando perto do plano equatorial (por exemplo, entre Tonga e Alemanha) não mostraram nenhuma mudança.
Uma das críticas das primeiras estimativas de super-rotação foi que as incertezas sobre os hipocentros dos terremotos, particularmente as dos registros anteriores, causaram erros na medição dos tempos de viagem. Este erro pode ser reduzido através do uso de dados para terremotos de duplo efeito. Estes são terremotos que têm formas de onda muito semelhantes, indicando que os terremotos estavam muito próximos uns dos outros (dentro de aproximadamente um quilômetro). Usando dados de doublet das Ilhas Sandwich do Sul, um estudo em 2015 chegou a uma nova estimativa de 0,41° por ano.
Anisotropia interna do núcleoEdit
Song e Richards explicaram suas observações em termos do modelo predominante de anisotropia interna do núcleo na época. Ondas foram observadas para viajar mais rápido entre o norte e o sul do que ao longo do plano equatorial. Um modelo para o núcleo interno com anisotropia uniforme tinha uma direção de viagem mais rápida inclinada a um ângulo de 10° em relação ao eixo de rotação da Terra. Desde então, o modelo para a anisotropia se tornou mais complexo. Os 100 km superiores são isotrópicos. Abaixo disso, há uma anisotropia mais forte em um hemisfério “ocidental” (mais ou menos centrado nas Américas) do que em um hemisfério “oriental” (a outra metade do globo), e a anisotropia pode aumentar com a profundidade. Também pode haver uma orientação diferente da anisotropia em um “núcleo interno mais interno” (IMIC) com um raio de cerca de 550 quilômetros.
Um grupo da Universidade de Cambridge usou diferenciais de tempo de viagem para estimar as longitudes dos limites do hemisfério com profundidade de até 90 quilômetros abaixo do limite do núcleo interno. Combinando esta informação com uma estimativa da taxa de crescimento do núcleo interno, eles obtiveram uma taxa de 0,1-1° por milhão de anos.
Aumentos da taxa de rotação com base nos diferenciais de tempo de viagem têm sido inconsistentes. Aqueles baseados nos terremotos da Ilha Sandwich têm as taxas mais rápidas, embora também tenham um sinal mais fraco, com PKP(DF) mal emergindo acima do ruído. As estimativas baseadas em outros caminhos têm sido mais baixas ou mesmo na direção oposta. Por uma análise, a taxa de rotação é limitada a ser inferior a 0,1° por ano.
HeterogeneityEdit
Um estudo em 1997 revisitou os dados das Ilhas Sandwich e chegou a uma conclusão diferente sobre a origem das mudanças nos tempos de viagem, atribuindo-as às heterogeneidades locais na velocidade das ondas. A nova estimativa para super-rotação foi reduzida para 0,2-0,3° por ano.
A rotação do núcleo interno também foi estimada usando ondas PKiKP, que se espalham da superfície do núcleo interno, em vez de ondas PKP(DF). As estimativas usando este método têm variado de 0,05 a 0,15° por ano.
Modos normaisEditar
Outra forma de restringir a rotação do núcleo interno é usando modos normais (ondas em pé na Terra), dando uma imagem global. Heterogenidades no núcleo dividem os modos, e mudanças nas “funções de divisão” ao longo do tempo podem ser usadas para estimar a taxa de rotação. Contudo, a sua precisão é limitada pela escassez de estações sísmicas nos anos 70 e 80, e a rotação inferida pode ser positiva ou negativa, dependendo do modo. Em geral, os modos normais são incapazes de distinguir a taxa de rotação de zero.