Anar al contingut

Superrotación del núcleu intern

De L'Enciclopèdia, la wikipedia en valencià
Archiu:Earth layers CAPS 0 .png
Cort de la Terra que mostra el núcleu intern (blanc) i el núcleu extern (groc)

La superrotación del núcleu intern és una rotació teorizada cap a l'est del núcleu intern de la Terra en relació en la seua mant, per a una velocitat de rotació neta que és més ràpida que la Terra en el seu conjunt. Un model de 1995 de la dínamo de la Terra va predir superrotaciones de fins a 3 graus per any; a l'any següent, esta predicció va ser recolzada per les discrepàncies observades en el temps que les ones p prenen per a viajar a través del núcleu intern i extern.

Les observacions sísmiques han utilisat una dependència de direcció (anisotropía) de la velocitat de les ones sísmiques en el núcleu intern, aixina com variacions espacials en la velocitat. Atres estimacions provenen d'oscilacions lliures de la Terra. Els resultats són inconsistentes i l'existència d'una super rotació seguix sent controvertida, pero provablement siga inferior a 0.1 graus per any.

Quan els models de geodínamo tenen en conte l'acoplament gravitacional entre el núcleu intern i el mant, reduïx la super rotació prevista a tan sol 1 grau per milló d'anys. Per a que el núcleu intern gire a pesar de l'acoplament gravitacional, deu poder canviar de forma, lo que llimita la seua viscosidad.

Antecedents

[editar | editar còdic]

En el centre de la Terra està el núcleu, una esfera en un radi mig de 3480 quilómetros que es compon principalment de ferro. El núcleu extern és líquit mentres que el núcleu intern, en un radi de 1220 km, és sòlit.[1] Degut a que el núcleu extern té una baixa viscosidad, podria estar girant a una velocitat diferent del mant i la corfa . Esta possibilitat es va propondre per primera volta en 1975 per a explicar un fenomen del camp magnètic de la Terra cridat deriva cap a l'oest: algunes parts del camp giren aproximadament 0.2 graus per any cap a l'oest en relació en la superfície de la Terra. En 1981, David Gubbins de la Universitat de Leeds va predir que una rotació diferencial del núcleu intern i extern podria generar un gran camp magnètic toroidal prop del llímit compartit, accelerant el núcleu intern a la velocitat de deriva cap a l'oest.[2] Açò estaria en oposició a la rotació de la Terra, que és cap a l'est, per lo que la rotació general seria més llenta.[3]


En 1995, Gary Glatzmeier en Els Àlbers i Paul Roberts en UCLA varen publicar el primer model tridimensional "autoconsistente" de la dinamo en el núcleu.[5] El model va predir que el núcleu intern gira 3 graus per any més ràpit que el mant, un fenomen que es va conéixer com superrotación.[6][7] En 1996, Xiaodong Song i Paul G. Richards, científics del Observatori de la Terra Lamont-Doherty, varen presentar evidència sísmica d'una súper rotació de 0.4 a 1.8 graus per any,[8][9] mentres un atre estudi va estimar que la superrotación era de 3 graus per any.[10]

Observacions sísmiques

[editar | editar còdic]
Archiu:Wavepath of CAPS 18 ( CAPS 19 ) and CAPS 20 ( CAPS 21 ).jpg
Esquema de les ones PKP (BC) i PKP (DF)
Archiu:Falkland Islands, South Georgia and the South Sandwich Islands Argentina.png
Ubicació de les Illes Sandwich del Sur, que són casi antipodales a Alaska.

Les principals llimitacions d'observació en la rotació del núcleu intern provenen de la sismologia. Quan ocorre un terremot, dos tipos d'ones sísmiques viagen a través de la Terra: aquelles en moviment de terra en la direcció en que es propaga l'ona (ones p) i aquelles en moviment travesser (ones s). Les ones S no viagen a través del núcleu extern perque impliquen un esforç tallant, un tipo de deformació que no pot ocórrer en un líquit. En notació sísmica, una ona p està representada per la lletra P quan viaja a través de la corfa i el mant i per la lletra K quan viaja a través del núcleu extern. PKP representa una ona que viaja a través del mant, núcleu i mant novament abans d'aplegar a la superfície. Per raons geomètriques, es distinguixen dos branques de PKP: PKP (AB) a través de la part superior del núcleu extern i PKP (BC) a través de la part inferior. Una ona que passa a través del núcleu intern es coneix com PKP (DF). (Els noms alternatius per a estes fases són PKP1, PKP2 i PKIKP)[11] Les ones sísmiques poden recórrer múltiples camins des d'un terremot fins a un sensor donat.[12]

Les ones PKP (BC) i PKP (DF) tenen camins similars en el mant, per lo que qualsevol diferència en el temps de viage general es deu principalment a la diferència en les velocitats d'ona entre el núcleu extern i l'intern. Song i Richards varen observar cóm esta diferència va canviar en el temps.[9][13] Les ones que viajaven de sur a nort (emeses per terremots en les Illes Sandwich del Sur i rebudes en Fairbanks, Alaska) varen tindre un diferencial que va canviar 0.4 segons entre 1967 i 1995. Pel contrari, les ones que viagen prop del pla equatorial (per eixemple, entre Tonga i Alemània) no varen mostrar canvis.[14]


Una de les crítiques a les primeres estimacions de la súper rotació va ser que les incertituts sobre els hipocentros dels terremots, particularment aquells en els registres anteriors, varen causar errors en la medició dels temps de viage.[15] Este error es pot reduir per mig de l'us de senyes per a terremots de doblet. Estos són terremots que tenen formes d'ona molt similars, lo que indica que els terremots estaven molt prop un de l'atre (dins d'aproximadament un quilómetro).[16] Utilisant senyes de doblet de les Illes Sandwich del Sur, un estudi en 2015 va aplegar a una nova estimació de 0,41° per any.[17][18]

Anisotropía del núcleu intern

[editar | editar còdic]

Song i Richards varen explicar les seues observacions en térmens del model prevaleciente d'anisotropía del núcleu intern en eixe moment. Es va observar que les ones viajaven més ràpit entre el nort i el sur que a lo llarc del pla equatorial. Un model per al núcleu intern en anisotropía uniforme tenia una direcció de desplaçament més ràpida inclinada en un àngul de 10° des de l'eix de rotació de la Terra.[14] Des de llavors, el model per a la anisotropía s'ha tornat més complex. Els primers 100 quilómetros són isotrópicos. Baix d'això, hi ha una anisotropía més forta en un hemisferi "occidental" (aproximadament centrat en les Américas) que en un hemisferi "oriental" (l'atra mitat del globo),[19][7] i la anisotropía pot aumentar en la profunditat. També pot haver una orientació diferent de la anisotropía en un "núcleu intern més intern" (IMIC) en un radi d'aproximadament 550 quilómetros.[20]


Un grup de la Universitat de Cambridge va usar diferencials de temps de viage per a estimar les llongituts dels llímits de l'hemisferi en una profunditat de fins a 90 quilómetros per baix del llímit del núcleu intern. Combinant esta informació en una estimació de la taxa de creiximent del núcleu intern, varen obtindre una taxa de 0.1-1° per milló d'anys.[21][7]

Les estimacions de la taxa de rotació basades en diferencials de temps de viage han segut inconsistentes. Aquells basats en els terremots de Sandwich Island tenen les taxes més ràpides, encara que també tenen una senyal més dèbil, en PKP (DF) a penes emergint per damunt del soroll. Les estimacions basades en atres camins han segut més baixes o inclús en la direcció oposta. Segons un anàlisis, la taxa de rotació està llimitada a menys de 0.1° per any.[1]

Heterogeneïtat

[editar | editar còdic]

Un estudi en 1997 va revisar les senyes de les Illes Sandwich i va aplegar a una conclusió diferent sobre l'orige dels canvis en els temps de viage, atribuint-los a les heterogeneïtat locals en les velocitats de les ones. La nova estimació per a la súper rotació es va reduir a 0.2–0.3° per any.[22]

La rotació del núcleu intern també s'ha estimat utilisant ones PKiKP, que es dispersen de la superfície del núcleu intern, en lloc d'ones PKP (DF). Les estimacions que utilisen este método han oscilat entre 0,05 i 0,15° per any.[1]

Modos normals

[editar | editar còdic]

Una atra forma de restringir la rotació del núcleu intern és per mig de l'us de modos normals (ones estacionarias en la Terra), donant una image global. Les heterogeneïtat en el núcleu dividixen els modos, i els canvis en les "funcions de divisió" a lo llarc del temps es poden usar per a estimar la velocitat de rotació.[23] No obstant, la seua precisió està llimitada per l'escassea d'estacions sísmiques en els anys 1970 i 1980,[7] i la rotació inferida pot ser positiva o negativa depenent del modo. En general, els modos normals no poden distinguir la velocitat de rotació de zero.[1]


Referències

[editar | editar còdic]
  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 1,3 Souriau, A.; Calvet, M. (2015). «1.23 - Deep Earth Structure: The Earth’s Cores», Schubert (ed.). Treatise on Geophysics, Second edició, Elsevier, pp. 725–757. doi:10.1016/B978-0-444-53802-4.00020-8. ISBN 978-0-444-53803-1.
  2. ↑ Geophysical Research Letters.27(19)
    3125–3128.doi:10.1029/2000GL011705.
  3. ↑ Seeds, Michael; Backman, {{{nom2}}} (2009). Astronomy : the solar system and beyond, 6th. edició, Cengage Learning, p. 16. ISBN 9780495562030.
  4. ↑ Our magnetic Earth : the science of geomagnetism, The University of Chicago Press, p. 101. ISBN 9780226520506.
  5. ↑ "self-consistent" means that the model takes into account the feedback between the motion of the conducting fluïu and the magnetic field it generates.[4]
  6. ↑ Physics of the Earth and Planetary Interiors.91(1–3)
    63–75.doi:10.1016/0031-9201(95)03049-3.
  7. ↑ 7,0 7,1 7,2 7,3 Annual Review of Earth and Planetary Sciences.42(1)
    103–126.doi:10.1146/annurev-earth-060313-054658.
  8. ↑ «[1]». Consultat el 24 de juny de 2019.
  9. ↑ 9,0 9,1 Nature.382(6588)
    221–224.doi:10.1038/382221a0.
  10. ↑ Science.274(5294)
    1883–1887.ISSN 0036-8075.doi:10.1126/science.274.5294.1883.
  11. ↑ Kulhànek (2002). «The Structure and Interpretation of Seismograms», Llig Kanamori (ed.). International handbook of earthquake and engineering seismology. Part A, Volume 81A, Academic Press, pp. 341–342. ISBN 9780080489223.
  12. ↑ GSA Today.
    52–53.doi:10.1130/GSATG90GW.1.
  13. ↑ International Journal of Geophysics.2015
    1–8.doi:10.1155/2015/763716.
  14. ↑ 14,0 14,1 Nature.382(6588)
    205–206.doi:10.1038/382205a0.
  15. ↑ Physics of the Earth and Planetary Interiors.118(1–2)
    77–88.doi:10.1016/S0031-9201(99)00129-6.
  16. ↑ Science.309(5739)
    1313a–1313a.doi:10.1126/science.309.5739.1313a.
  17. ↑ Geophysical Journal International.152(3)
    509–514.doi:10.1046/j.1365-246X.2003.01852.x.
  18. ↑ Science.309(5739)
    1357–1360.doi:10.1126/science.1113193.
  19. ↑ Journal of Geophysical Research.116(B4)
    B040306–B040307.doi:10.1029/2010JB007942.
  20. ↑ Physics of the Earth and Planetary Interiors.269
    58–90.doi:10.1016/j.pepi.2017.05.005.
  21. ↑ Nature Geoscience.4(4)
    264–267.doi:10.1038/NGEO1083.
  22. ↑ Science.278(5341)
    1284–1288.doi:10.1126/science.278.5341.1284.
  23. ↑ Laske; Masters, {{{nom2}}} (1 de giner de 2003). «The Earth's free oscillations and the differential rotation of the inner core», Dehant Zatman (ed.). Earth's core : dynamics, structure, rotation, American Geophysical Union, pp. 5–21. ISBN 9781118670071.
Obtingut de «https://www.lenciclopedia.org/w/index.php?title=Superrotación_del_núcleu_intern&oldid=633052»