Skematisk fremstilling af PKP(BC)- og PKP(DF)-bølger

Placering af Sydsandwichøerne, som er næsten antipodalt med Alaska.

De vigtigste observationelle begrænsninger på rotationen i den indre kerne kommer fra seismologi. Når et jordskælv opstår, bevæger to slags seismiske bølger sig ned gennem Jorden: de med jordbevægelse i den retning, bølgen forplanter sig (p-bølger), og de med tværgående bevægelse (s-bølger). S-bølger bevæger sig ikke gennem den ydre kerne, fordi de indebærer forskydningsspænding, en form for deformation, der ikke kan forekomme i en væske. I seismisk notation er en p-bølge repræsenteret ved bogstavet P, når den bevæger sig gennem jordskorpen og kappen, og ved bogstavet K, når den bevæger sig gennem den ydre kerne. En bølge, der bevæger sig gennem kappen, kernen og kappen igen, inden den når overfladen, repræsenteres ved PKP. Af geometriske grunde skelnes der mellem to grene af PKP: PKP(AB) gennem den øverste del af den ydre kerne og PKP(BC) gennem den nederste del. En bølge, der passerer gennem den indre kerne, betegnes PKP(DF). (Alternative navne for disse faser er PKP1, PKP2 og PKIKP.) Seismiske bølger kan tilbagelægge flere veje fra et jordskælv til en given sensor.

PKP(BC)- og PKP(DF)-bølger har lignende veje i kappen, så en eventuel forskel i den samlede rejsetid skyldes hovedsagelig forskellen i bølgehastighed mellem den ydre og indre kerne. Song og Richards undersøgte, hvordan denne forskel ændrede sig over tid. Bølger, der rejste fra syd til nord (udsendt af jordskælv på Sydsandwichøerne og modtaget i Fairbanks, Alaska), havde en forskel, der ændrede sig med 0,4 sekunder mellem 1967 og 1995. I modsætning hertil viste bølger, der rejste nær ækvatorplanet (f.eks. mellem Tonga og Tyskland), ingen ændring.

Et af kritikpunkterne af de tidlige estimater af superrotation var, at usikkerheder om jordskælvenes hypocenter, især i de tidligere optegnelser, forårsagede fejl i målingerne af rejsetider. Denne fejl kan reduceres ved at anvende data for doubletjordskælv. Det er jordskælv, der har meget ens bølgeformer, hvilket indikerer, at jordskælvene var meget tæt på hinanden (inden for ca. en kilometer). Ved hjælp af doubletdata fra Sydsandwichøerne nåede en undersøgelse i 2015 frem til et nyt skøn på 0,41° om året.

Anisotropi i den indre kerneRediger

Song og Richards forklarede deres observationer ud fra den fremherskende model for anisotropi i den indre kerne på daværende tidspunkt. Bølgerne blev observeret til at bevæge sig hurtigere mellem nord og syd end langs det ækvatoriale plan. En model for den indre kerne med ensartet anisotropi havde en retning for den hurtigste rejse, der var skråt i en vinkel på 10° i forhold til Jordens spinneakse. Siden da er modellen for anisotropien blevet mere kompleks. De øverste 100 kilometer er isotrope. Herunder er der stærkere anisotropi i en “vestlig” halvkugle (groft sagt centreret om Amerika) end i en “østlig” halvkugle (den anden halvdel af kloden), og anisotropien kan øges med dybden. Der kan også være en anden orientering af anisotropien i en “inderste indre kerne” (IMIC) med en radius på ca. 550 km.

En gruppe ved University of Cambridge brugte rejsetidsforskelle til at estimere længderetningerne af halvkuglegrænserne med dybde op til 90 km under den indre kernegrænse. Ved at kombinere denne information med et estimat for vækstrate for den indre kerne fik de en hastighed på 0,1-1° pr. million år.

Stimater af rotationshastigheden baseret på rejsetidsdifferentialer har været inkonsistente. De, der er baseret på jordskælvene fra Sandwich Island, har de hurtigste hastigheder, selv om de også har et svagere signal, hvor PKP(DF) knap nok træder frem over støjen. Estimater baseret på andre baner har været lavere eller endda i den modsatte retning. Ved en analyse begrænses rotationshastigheden til at være mindre end 0,1° om året.

HeterogenitetRediger

En undersøgelse i 1997 genbesøgte Sandwich Islands-dataene og kom til en anden konklusion om oprindelsen af ændringer i rejsetider, idet den tilskrev dem lokale heterogeniteter i bølgehastigheder. Det nye estimat for superrotation blev reduceret til 0,2-0,3° om året.

Rotation af den indre kerne er også blevet estimeret ved hjælp af PKiKP-bølger, som spredes fra overfladen af den indre kerne, i stedet for PKP(DF)-bølger. Skøn ved hjælp af denne metode har varieret fra 0,05 til 0,15° pr. år.

Normale modesRediger

En anden måde at begrænse den indre kernes rotation på er ved hjælp af normale modes (stående bølger i Jorden), hvilket giver et globalt billede. Heterogeniteter i kernen opdeler moduserne, og ændringer i “opdelingsfunktionerne” over tid kan bruges til at estimere rotationshastigheden. Nøjagtigheden er dog begrænset af manglen på seismiske stationer i 1970’erne og 1980’erne, og den udledte rotation kan være positiv eller negativ afhængigt af modus. Samlet set er de normale modes ikke i stand til at skelne rotationshastigheden fra nul.

Articles

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.