Inge Lehmann og mysteriet om Jordens kerne
Den prisbelønnede, men ret ukendte geofysiker Inge Lehmanns forskning blev en milepæl i forståelsen af Jordens opbygning.

I dag ved vi, at Jorden er lagdelt og består af en tynd jordskorpe, en kappe og en kerne, der primært består af grundstofferne jern og nikkel. Før Inge Lehmanns opdagelse troede man, at kernen kun var flydende, men Lehmann indså, at den inderste del af kernen optræder i fast form.

Fredag 13. maj 2011 ville den verdensberømte danske geofysiker Inge Lehmann være fyldt 123 år.

Geologisk Museum i København åbner i denne anledning en kunstudstilling, hvor en gruppe danske samtidskunstnere, inspireret af Lehmanns liv og arbejde, har kreeret en række kunstværker.

Men hvem var denne Lehmann egentlig? Herhjemme er hun relativt ukendt, selvom hun har høstet adskillige danske og udenlandske æresbevisninger for sin forskning. 

Inge Lehmann (13/5 1888-21/2 1993) var seismolog og ansat på Geodætisk Institutet (det daværende statslige kartografiske institut). Lehmann studerede jordskælvsbølgers udbredelse i Jordens indre ud fra trykbølger fra fjerne jordskælv.

I 1936 argumenterede Lehmann, på baggrund af observationer af trykbølger, at Jordens metalliske kerne ikke kun er flydende, men at den inderste del er fast.

Før Lehmanns opdagelse mente geofysikerne, at Jordens kerne var flydende og ens hele vejen igennem. Men Inge Lehmann viste, at nogle af de observerede jordskælvsbølger ikke kunne forklares, med mindre Jordens inderste kerne var fast. 

P-bølger (øverste række) er længdebølger, hvor materialet, som bølgen bevæger sig i, skiftevis presses sammen og strækkes parallelt med bevægelsesretningen. S-bølger (nederste række) er tværbølger, hvor materialet svinger vinkelret på bevægelsesretningen.

I dag ved vi, at Jorden er lagdelt og består af en tynd jordskorpe, en indre og en ydre kappe, samt en kerne som er flydende yderst og fast inderst.

På sporet af den faste kerne

Hvordan kom Inge Lehmann på sporet af denne viden? Hvordan kan man finde ud af, hvordan Jorden ser ud helt inde ved kernen? Temperaturen og trykket er alt for højt til, at man kan stikke måleudstyr derned - kernegrænsen ligger godt 3000 km nede under vores fødder!

En måde at undersøge Jordens indre på er ved hjælp af trykbølger, som også kaldes seismiske bølger. Når der opstår et jordskælv et eller andet sted på kloden, bliver der genereret forskellige slags seismiske bølger inde i Jorden.

Nogle bølger bevæger sig langs jordoverfladen – det er de bølger, der kan forårsage store ødelæggelser. 

Andre typer seismiske bølger bevæger sig ned gennem Jorden, og af dem er der to typer: 

  1. P-bølger (Primær-bølger) bevæger sig hurtigst og er dem, der ankommer først til seismograferne. P-bølger er længdebølger, hvor materialet bølgen bevæger sig i, skiftevis presses sammen og strækkes ud, parallelt med bevægelsesretningen.
     
  2. S-bølger (Sekundær-bølger) bevæger sig langsommere og ankommer derfor lidt senere til målestationerne. S-bølgerne er tværbølger, hvor materialet svinger vinkelret på bevægelsesretningen. S-bølger kan ikke, som P-bølger, udbrede sig i flydende materiale. 

Bølger bevæger sig desuden med forskellig hastighed, alt efter hvilket materiale de bevæger sig i. Når en bølge rammer en skarp grænse, som adskiller én type materiale fra et andet, sker der en brydning af bølgen. Bølgen deles i to: én del, der fortsætter i det nye lag, men i en ny retning, og én del, der reflekteres tilbage i det lag, bølgen kom fra.

De mystiske P-bølger

De seismiske P-bølger rejser gennem kernen og bliver registreret af seismografer på den anden side af Jorden. På grund af at bølger ændrer retning ved mødet med en materialegrænse, opstår der en "bølgeskygge" i et bestemt område på den modsatte side af jorden. Inge Lehmann opdagede, at der ankom indirekte bølger i P-bølge-skyggen, og på denne måde indså, at Jorden har en fast indre kerne som deflekterer nogle af bølgerne.

De seismiske P-bølger rejser gennem kernen og bliver registreret af seismografer på den anden side af kloden. Fordi bølgerne ændrer retning ved mødet med en materialegrænse, opstår der en "bølgeskygge" i et bestemt område på den modsatte side af Jorden. Hvis Jordens kerne kun havde været flydende, skulle man derfor ikke forvente, at der ville ankomme P-bølger i dette P-skyggeområde.

Flere af Inge Lehmanns seismografer lå i dette område, og Lehmann opdagede, at der ankom P-bølger i P-bølge-skyggen. Disse P-bølger ville kun kunne ankomme til skyggezonen, hvis de i kernen havde ramt ind i en grænse, der havde fået dem til at ændre retning. På denne måde indså Lehmann, at Jorden har en fast indre kerne, som "deflekterer" nogle af bølgerne.

Inge Lehmann kom altså først med en forklaring på trykbølgernes mystiske opførsel, og denne forklaring blev offentliggjort i artiklen »P'« 

På grund af hendes fremragende forskning modtog Inge Lehmann utallige engelske, tyske og amerikanske hædersbevisninger og medaljer og fik tildelt æresdoktorgrader ved både Københavns Universitet og Columbia University i New York.

Hun etablerede et legat, som bestyres af Videnskabernes Selskab. Det tildeles på skift en forsker inden for geofysikken og psykologien og blev første gang uddelt 1984.

Seismograf bestemmer afstanden til jordskælvets epicenter

Man bruger en seismograf til måling af jordskælvsbølger.

En seismograf består i princippet af et tungt lod med en pen monteret på. Loddet er konstrueret således, at det ikke flytter sig, når Jorden ryster under det. Ved at lade pennen tegne på en forbikørende papirrulle kan man registrere bevægelsen af Jorden i forhold til loddet. Denne registrering kaldes et seismogram.
Ved at se på tidsforskellen mellem ankomst af P-bølger og S-bølger til seismografen kan man bestemme afstanden til jordskælvets epicenter.