|
Hastigheden af en dybtgående seismisk bølge
afhænger af massefylden og de elastiske egenskaber af det
materiale, hvorigennem bølgen bevæger sig. Eftersom P- og
S-bølger ikke berøres på samme måde af
materialets elastiske egenskaber, bevæger de sig med forskellige
hastigheder inden for samme medium. Faktisk bevæger
P-bølger sig sædvanligvis 1,7 gange hurtigere end
S-bølger. Et seismometer, der registrerer et jordskælv,
vil derfor først opfange P-bølgerne og derpå, lidt
senere, både P- og S-bølgerne samtidig.
Ved at registrere de tider, det tager de dybtgående
bølger at bevæge sig fra jordskælv til seismometre,
har seismologerne været i stand til at bestemme
bølgebanerne gennem Jorden og udlede, hvordan
bølgehastigheden varierer fra sted til sted. Med nogle få
undtagelser stiger både P-og S-bølgehastigheden ned gennem
ethvert givet lag i jorden. Som et resultat heraf bevæger de
dybtgående bølger sig ikke i rette linier (bortset fra
dem, som bevæger sig direkte langs med radius), men bliver
konstant afbøjet, eller brudt tilbage mod overfladen. Yderligere
vil der de steder, hvor der eksisterer en skarp grænse i Jorden
(fx mellem to forskellige typer af materiale), forekomme en pludselig
ændring i bølgernes hastighed og dermed deres retning. Ved
at studere sådanne pludselige brydninger har seismologer
været i stand til at bestemme positionen af skorpe-kappe og
kerne-kappe grænserne.
Moho - grænsen mellem skorpen og kappen - blev opdaget i
1909, da Andrija Mohorovicic opdagede, at to sæt af
P-bølger ankom til en seismograf fra det samme jordskælv.
S-bølgerne ankom også i to sæt. Mohorovicic
ræsonnerede korrekt, at det hurtige bølgesæt
måtte have passeret ned gennem et af Jordens øvre lag og
bevæget sig et øjeblik i et andet lag, hvor hastigheden
var højere, og derpå igen bevæget sig op gennem det
øvre lag til seismografen - alt sammen på mindre tid end
det tog det andet sæt bølger at bevæge sig fra
jordskælv til seismograf, udelukkende i det øvre lag. Han
udregnede P-bølgehastigheden i dette øvre lag til 5,6
km/s, hvorimod den var 7,7 km/s i det underliggende lag, samt at
grænsen mellem lagene lå i en dybde af 45-54 km
Dybtgående bølger giver også oplysning om
kernens fysiske tilstand. l en vinkelbue på 103° væk
fra et jordskælv er ingen S-bølger blevet modtaget
overhovedet. Der er en S-bølge "skyggezone". Dette skyldes, at
S-bølger ikke kan passere gennem flydende stoffer.
Tilstedeværelsen af S-bølgeskyggezonen peger således
på, at i det mindste den ydre kerne er flydende.
P-bølger kan godt passere flydende materiale. Dog
betyder kernens og kappens brydninger og deres geometriske egenskaber,
at P-bølger bliver omdirigeret, således at de ikke kan
måles mellem 103° og 143°. Fra positionen af de to
skyggezone, kan seismologer beregne radius af Jordens kerne til omkring
3485 km, eller mere end det halve af Jordens samlede radius.
Mohorovicic og skorpe-kappegrænsen.
Andrija Mohorovibic blev født den 23. januar 1857 i havnebyen
Volosko, der dengang var en del af det østrig-ungarske
kejserrige, men nu ligger i Jugoslavien. Han studerede matematik og
fysik under Ernst Mach på Karl IV-universitetet i Prag og var
derefter skolelærer i 11 år. 1 løbet af denne
periode oprettede han en meteorologisk station (1887), begyndte at
offentliggøre artikler om meteorologi og blev derfor
»opdaget« af direktøren for det meteorologiske
observatorium i Zagreb. Direktøren overtalte Mohorovibic til at
arbejde for sig, og da direktøren fratrådte i 1891, fik
Mohorovibic stillingen, som han besad, indtil han trådte tilbage
i 1922. Han døde den 18. december 1936.
Selv om han (ligesom Alfred Wegener) var meteorolog, blev
Mohorovibi6 interesseret i seismologi på grund af lokale
jordskælv. Zagreb var blevet ramt af et ødelæggende
jordskælv i 1880, og som en følge heraf havde
observatoriet anskaffet en seismograf - om end den ikke var
særlig god. Da et andet alvorligt jordskælv i 1901 ramte
byen, blev der på Mohorovibics foranledning oprettet en ordentlig
seismografstation i 1906. Det første jordskælv, der blev
registreret af den nye station, var det, som fandt sted 8. oktober 1909
(af styrken 6 på Richter-skalaen). Det blev emnet for
Mohorovibics første seismologiske afhandling i 1910 og
hovedkilden til hans senere berømmelse.
Mohorovibic analyserede de seismiske data fra 1909
jordskælvet og dets efterveer og opdagede herved den grænse
mellem skorpen og kappen, som nu bærer hans navn.
Med Mohorovibics ord: »Der må være en
pludselig ændring af det materiale, der udgør Jordens
indre, idet der forekommer en pludselig ændring i
jordskælvsbølgernes hastighed.« Det øvre lag
var skorpen, og det nedre lag var den allerøverste kappe.
Mohorovibic fortsatte med de seismologiske studier. Da han
døde i 1936, var det kun otte af hans i alt 21 offentliggjorte
afhandlinger, der havde omhandlet meteorologien, hans oprindelige fag.
|
|