Откъде познаваме ядрото на Земята

Откъде знаем, че има земно ядро, което е съставено от течна външна част и солидна вътрешна? Отговорът произтича от същата техника, която Мохоровичич използва през 1909, за да изследва поведението на сеизмичните вълни и дали изобщо това може да се направи на различни разстояния от едно земетресение. Например нека тук има земетресение. Казваме, че това са нула градуса. Да си припомним няколко неща. Р-вълните минават през всичко. И твърди вещества, и течности, и въздух. Разпространяват се във всякаква среда. Вторичните S-вълни обаче могат да се движат само в твърди вещества. Ако има земетресение при нула градуса, а навсякъде има активни сеизмографски станции, които са направени изключително чувствителни, за да отчитат земетресения, случващи се на хиляди километра разстояние, ще се окаже, че има т.н. „S сянка“ от S-вълните. Можем да измерим S-вълните тук. Това е възможно. Могат да се разпространят насам. Могат и натам. Може и тук. И тук ще бъдат измерени. Тоест ще бъдат засечени във всички тези точки, но изведнъж при 105 градуса – тук е нулата, от която се разпространяват навън – изведнъж от 105 градуса нататък не се измерват S-вълни. Мислиш си, че някои от тях биха стигнали тук, дори и да са малко по-слаби. Обаче просто спират. Няма повече S-вълни. В цялата тази зона не се засичат никакви S-вълни. Очевидно, ако обърна картинката, ще видиш симетричен пръстен от другата страна на Земята, където пак няма да има S-вълни. Ще се виждат само от 105 градуса в тази посока и 105 в другата посока. Единственото логично обяснение за това е, че има някакъв материал, през който S-вълните не могат да преминат, а трябва, за да стигнат до точките отвъд 105 градуса. Знаем, че се разпространяват само в твърди тела. Предполага се, че след 105 градуса се спират в някоя течност. Това означава, че това тук сигурно е течност. Удрят се в нещо течно. Това показва, че има ядро и че поне външната му част е течна, достатъчно течна да спре S-вълните. Тоест понеже S-вълните пътуват само в твърди тела, се получава тази S-сянка. Тя ни показва, че има ядро. Това ядро поне във външната си част е течно. Все още не знаем дали отвътре е течно или твърдо. Даже едва от следващата улика ще разберем дали въобще има вътрешно ядро. За това ще ни помогнат P-вълните. Те минават през всичко, но си спомни, че в по-твърд материал се движат по-бързо и се пречупват навън, както видяхме тук. Като цяло обаче сеизмичните вълни се движат по-бавно в течности. Затова пречупването, което наблюдаваме от сеизмографските станции по света, показва, че P-вълните се държат както човек очаква в мантията, но се пречупват като че през по-„бавна“ среда, щом преминат през външното ядро. Това се вижда и тук. След това се пречупват пак, за да стигнат до другата страна. Всичко това се очаква, ако ядрото е изцяло течно, но при станции, които са дори по-далеч, се вижда – като може да използваш наистина мощни и умни компютри, за да събереш цялата възможна информация – че единственият начин реалността да отговаря на данните ни е, ако P-вълните първоначално се пречупват във външното ядро, но след това минават през по-плътен материал, доста по-плътен от него. След това просто продължава рефракцията, както и би трябвало. Това е схемата, по която се „разбиват“ P-вълните. Честно казано, това допълва наблюденията на онова, което наричаме P-сянка. Самата тя ни сочи, че има някакви странни неща, които се случват в ядрото. Истинската причина да мислим, че има солидно вътрешно, а не цяло течно ядро, са P-вълните и начинът, по който достигат до другата страна на планетата. След това можеш, използвайки модели на това как вълните минават през среди и видове среди, да определиш, че тук има вътрешно ядро. Ясно е, че сметките са доста по-сложни от описанието ми. Ако изчисляваш спрямо сянката обаче и знаеш скоростта, съответстваща на материала, и всичко останало, тогава можеш да разбереш на каква дълбочина се случват тези преминавания. Знаем, че тук има преминаване от мантия към външно ядро. След това от външно към вътрешно ядро. Надявам се, че това задоволява въпросите ти относно това как знаем състава на Земята, без въобще да се копаели дотам, защото никога не сме стигали отвъд кората.