紀念地震學家英格·雷曼 127 歲冥誕,Google Doodle 新樣式推出 | 相關事件 | Benjamin Lai

雷氏不連續面,相信對地球科學熟悉的朋友應該對這個名詞不會太陌生,是由丹麥地震學家英格·雷曼(Inge Lehmann)所發現的,也因此我們才能對地球的內地核相態有了較清楚的認識。


自從地球被發現是圓的以後,人類看待地球的方式就有了重大的轉變,歐洲人所謂的「遠東航行」不再必要通過伊斯蘭世界,向西走也可以到達東方,於是乎發現了新大陸,然後環球旅行成為可能。這是地球作為一個球體首次發生的重大意義。之後,人類知道了地球有多大,也才發現我們所知道的地表面,只是地球總體積中的極小部分,就好像整顆蘋果的蘋果皮一般。

地球內部是什麼?在前人的研究中,科學家已經知道了地球內部依物質的比重有分層分佈,大致上可以分成固態的地殼、具可塑性固態的上部地函、固態地函、以及地核。分隔地殼和地函是莫氏不連續面(南斯拉夫科學家 Andrija Mohorovičić 於 1909 年發現),分隔地函和地核是古氏不連續面(德國科學家 Beno Gutenberg 於 1913 年發現)。在 1910 年代,科學家就發現地震波傳遞路徑可以穿透地球內部,透過研究地震波的路徑和折射曲線,可以了解地球內部分層的狀態。

然而,這些能密集通過地球內部的地震波,有一個空白區是完全沒有地震波能穿透的,這個區域名為「shadow zone(陰影區)」。P 波和 S 波必須穿越 2,900 公里的深度,才能抵達離震源 103° 弧距的地表。S 波無法通過液態物質,因此表示此深度以下為液態物質,後來將此界面以下之部分稱為地核,以上稱為地函,地函和地核的交界面就被稱為古氏不連續面,以紀念其重大的發現。此時的地核被當作是液態的。

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然而,英格·雷曼在研究地震時,發現地震波在通過地核某些在陰影區內,也就是離震央角距103° - 143°,也有些微弱的 P 波出現,推測出地核應可再分成液態的外地核與固態的內地核,將地核的組成更清楚的分成了兩部分,就能解釋部份 P 波在內地核及地核內外邊界上進行折射,因此在陰影區中出現的微弱訊號。這個重大的發現,英格·雷曼在其論文《P》中提到,隨後被地球科學界所接受。因此,2015 年 5 月 13 日的 Google Doodle 將地球內部剖開,將地核放在頁面中心轉動,就是為了紀念英格·雷曼的重大貢獻。

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英格·雷曼生於 1888 年 5 月 13 日,於 1993 年 2 月 21 日過世。她的父親非常重視女兒的教育,讓她就讀一所教學先進且男女兼收的高中,這是丹麥第一所男女同校的高中。作為一名女性,她受到非常良好的教育,也因此奠定她日後深厚的研究學理基礎。

而英格·雷曼的發現不僅止於此,1953 年從丹麥大地測量研究所退休後,到美國居住,與法蘭克·普萊斯共同研究地殼和地函。這段時期她又發現另一處地震波不連續面,位於地表深處 190 到 250 公里處,為了紀念她的發現,將此處以她的姓氏命名為「雷曼不連續面」,中文常譯為「雷氏不連續面」。

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這處不連續面有些特質,使得它不易被發現,例如它多存在於大陸地殼底下,在海洋地殼底下則不存在,因此,以地球的海陸地殼分佈比例來看,這個不連續面存在的地帶相當稀少,以至於多數以全球為尺度來做的平均研究中,不容易發現到這個不連續面的存在。針對這點,地球物理學家法蘭西斯·伯奇曾表示:「雷氏不連續面是被一位黑色藝術大師經由嚴謹而仔細的觀察地震紀錄而發現,且再多的電腦計算也無法完全取代...」以表彰英格·雷曼作為一位科學家對研究的精神與無法取代性。

為了紀念英格·雷曼的貢獻,小行星 5632 號命名為雷曼,甚至美國佛羅里達州也有一座橋以她為名,2015 年 5 月 13 日就登上 Google Doodle 以紀念這位偉大女性及偉大科學家的 127 歲冥誕。

來源:中文維基(1234)、SayDigi科學 Online、高中地球科學教師

 
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