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英奇雷曼(Inge Lehmann):地球内核发现者的故事(

发布时间:2020-08-02   浏览量:196   

 

英奇雷曼(Inge Lehmann):地球内核发现者的故事(

英奇雷曼于1888年5月13日出生在丹麦根本哈根的Østerbro。她的父亲Alfred G. L. Lehmann (1858-1921)是一个实验心理学家,非常重视女儿的教育,让她就读一所教学先进且男女兼收的高中。这是丹麦第一所男女同校的高中,校长是Hanna Adler,她的姪子就是大名鼎鼎的波尔(Niels Bohr,提出氢原子模型,创立哥本哈根学派,量子力学的奠基者之一)。

多年后雷曼写道:「在这学校受教育时,让我觉得男孩与女孩的智力是没有什幺差别的,且女性的能力是被认可的;但是,在往后的生活中我则充满失望和挫折,因为我发现一般人可不这样想。」。身为一位女性的科学家,在以男性为主的科学界所遭受的不公平待遇,让她愤慨不已,对此她曾向她的外甥Niels Groes说过:「你应该知道我必须跟多少不够格的男人竞争,但结局总是白费心力。」

雷曼的父亲和Hanna Adler是影响雷曼知识发展最重要的两个人。

高中毕业后,虽然因为身体健康因素而被迫中断学习,雷曼最后还是在哥本哈根大学拿到数学硕士学位。拿到学位后的雷曼,便进入一家保险公司从事保险统计的工作。数年之后,在一个偶然的机会下,于1925年,进入了丹麦大地测量学院(the Danish Geodetic Institute),成为Niels Erik Nørlund的助理,帮助建立格陵兰和哥本哈根的地震观测站(丹麦是个少有地震发生的国家,所以这是一个冷衙门。)。三年后通过考试并获得正式职位,从此之后,地震学就成为雷曼的毕生志业,并且在往后的二十五年间—-直到她退休之前,雷曼可以说是丹麦唯一的地震学家。

对于地球内部的认识,在1936年之前,科学家从地震波的研究,已知可将地球分成地壳、地函及地核三个部份。分隔地壳和地函是莫氏不连续面(由南斯拉夫的科学家Andrija Mohorovičić于1909年发现),分隔地函和地核是古氏不连续面(由德国的科学家Beno Gutenberg于1913年发现)。

古氏不连续面是如何发现的呢?早在1910年代,科学家就发现如果震波路径可以密集地覆盖地球内部,则有一个特别的空白区是完全没有震波可以穿越的,这个区域为角距离(angular distance) 约103°至143° 处(角距离:以弧度表示从震央到测站在地球的大圆-big circle-上走的距离),其名为”shadow zone” (阴影区)。古腾堡指出P波和S波必须穿越2900公里的深度,才可能抵达离震源103°弧距的地表。S波在此消失,表示此深度以下由液态物质所组成(因液态无法承受剪切变形),后来将此界面以下之部分称为地核,以上称为地函,此地函和地核的交界面就被称为古氏不连续面,以纪念其重大的发现。

之后,随着地震仪器灵敏度的不断提高,科学家发现在阴影区内,也就是离震央角距103° – 143°,也有些微弱的P波出现。此时的雷曼已在丹麦从事地震工作10年之久,期间还在日本研究过地震。她在1936年发表了一篇论文当中指出,假设地核还可以再分成两个部份──属于液态的外部地核和固态的内部地核,固态内地核的存在,则可以解释部份P波会在内地核中及内地核和外地核的边界上进行折射,而在阴影区内出现微弱的讯号。

雷曼的看法很快在数年内被当时顶尖的地震学家,如Beno Gutenberg、Charles Richter 及Harold Jeffreys等人所接受,并且沿袭至今。而分隔外地核及内地核的交界面也就被称为雷氏不连续面 (Lehmann discontinuity)。雷曼的这篇论文还创了一个就算不是科学界,也是地震学界的纪录,即是这篇论文的题目只有一个字:「P」(P意思是P波:primary wave)。

英奇雷曼 (Inge Lehmann):地球内核发现者的故事(下)


参考资料
http://en.wikipedia.org/wiki/Inge_Lehmann
http://www.agu.org/inside/
http://www.amnh.org/education/resources
http://tremor.nmt.edu/activities/
http://aao.sinica.edu.tw/
牛顿现代科技大百科,地球科学(I)–地球演化 P42
南一书局,普通高级中学地球与环境(上),第五章P92-92,97年

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