Как землетрясение оставляет след на другой стороне планеты
Землетрясение посылает через Землю упругие волны — колебания, которые распространяются в породах и металле. Сейсмографы регистрируют, когда и с какой силой эти колебания достигают поверхности. По разнице между ожидаемым и реальным сигналом можно судить о том, через какие слои прошли волны.
Особенно важны продольные, или P-волны: они проходят и через твёрдые вещества, и через жидкости, но меняют скорость и направление на границах между ними. Внешнее ядро Земли жидкое, поэтому при переходе в него P-волны преломляются — то есть изгибают путь, как свет при переходе из воздуха в воду. Из-за этого на поверхности возникают обширные области, куда прямые P-волны от землетрясения не попадают. Их называют теневыми зонами.
Сигнал, которому не хватало объяснения
В 1930-е годы Инге Леманн изучала сейсмические записи и заметила слабые сигналы там, где по тогдашней модели ожидалась тень. Чтобы объяснить их появление, она предложила, что внутри жидкого внешнего ядра есть ещё одна граница — между ним и твёрдой центральной частью планеты.
В этой модели часть волн проходит глубже, достигает внутреннего ядра и меняет направление на его границе. После такого изгиба волны могут оказаться в области, куда прямой путь через жидкое ядро их не привёл бы. Внутреннее ядро не служит буквальной линзой: оно меняет траектории волн благодаря различию свойств и скорости распространения в соседних слоях.
Планета по косвенным признакам
Предложение Леманн превратило небольшой сигнал на сейсмограмме в свидетельство о строении глубин, недоступных прямому наблюдению. Позднейшие измерения помогли уточнить картину: Земля состоит из жидкого внешнего ядра и твёрдого внутреннего. Так колебание, прошедшее сквозь планету, стало способом обнаружить её скрытую центральную границу.
