Objev Mohorovičičovy diskontinuity

Andrija Mohorovičič patří, jistě právem, mezi nejznámější geofyziky. Tuto skutečnost připomenula mimo jiné i instalace pamětní desky v pražském Klementinu, o které referuje článek ve Vesmíru. […]

A. Mohorovičič nevybudoval síť seismografů – instaloval jeden na stanici v Záhřebu. Tehdejší seismografy byly monumentální často i několikatunová zařízení a v celé Evropě jich tehdy pracovalo pouze několik málo desítek (vybudování lokální sítě stanic v potencionálně zajímavé lokalitě by jistě bylo metodicky správné, avšak zcela mimo technické možnosti tehdejší doby). Po silném zemětřesení v Kupském údolí (8. 10. 1909, zhruba 30 km jižně od Záhřebu, magnitudo 5,8, hloubka ohniska asi 14 km) si Mohorovičič musel vyžádat záznamy z ostatních stanic. To byla tehdy běžná praxe, která se udržela ještě po dlouhá desetiletí, až do doby než došlo k takovému pokroku digitální techniky, že bylo možno efektivně pořizovat a následně zasílat digitální data. Ostatně dodnes se asi v každém archívu starých záznamů vyskytují zapůjčené záznamy, které jsme ještě jaksi nestihli vrátit a naopak chybí některé naše, které se nám jistě ale již brzy vrátí.

Tehdejší seismografy byly výlučně mechanické a záznamy se pořizovaly na pásy papíru. Pisátko vyrývalo stopu do začazeného papíru, po sejmutí se záznam musel ještě fixovat lakem. Tento způsob se udržel přibližně do poloviny minulého století, kdy se přístroje modernizovaly. Ty staré se dnes restaurují a vystavovují ve vestibulech geofyzikálních institucí, tedy pokud přežily někde v depozitáři. Několik je jich dokonce ve funkčním stavu. To je i případ záhřebského seismometru, který byl doplněn o elektronické snímací zařízení a jeho záznamy je možno si prohlédnout na internetu (www.gfz.hr/Wiechert_seizmogrami/Wiechert_seizmogrami.htm, informace o přístroji jsou na www.gfz.hr/sobe-en/seismographs.htm). Záznamy z původních seismometrů nejsou dnes jenom kuriozitou, ale slouží pro kontrolu homogenity pozorování z moderních a starých zařízení.

Je jistě pravda (jak je uvedeno v původním textu), že existují podélné a příčné (seismické) vlny a že odrazem a lomem dochází k jejich polarizaci. Polarizační studia seismických vln se v seismice dají reálně provádět až od doby nástupu digitálních záznamu, tj. zhruba od 70. let minulého století. Mohorovičič musel postupovat jinak. V literatuře se uvádí, že v té době se již spekulovalo o „cibulovém“ modelu Země – tj. předpokládalo se, že Země je složena z vrstev, přesnější údaje však chyběly. Význam Mohorovičičovy práce spočívá v tom, že na základě získaných dat stanovil rychlostní model zemské kůry a její mocnost. S hloubkou rostoucí rychlost šíření seismických vln (rychlostní gradient) způsobuje konvexní ohyb seismických paprsků šířících se z ohniska zemětřesení přímo na stanici. Tyto vlny (dnes označované jako Pg pro podélné, respektive Sg pro příčné vlnění) pozorované v různých epicentrálních vzdálenostech Mohorovičič využil ke stanovení rychlostního modelu. Vlny, které se šíří nejprve subvertikálně dolů, pak podle rychlostního rozhraní a opět subverikáně vzhůru (v dnešním značení Pn, respektive Sn) pak využil ke stanovení rychlosti na tomto rozhraní. Tyto vlny sice urazí delší vzdálenost než Pg a Sg vlny, ale díky vyšší rychlosti ve spodní vrstvě, dorazí na vzdálenější stanice dříve. Epicentrální vzdálenost, ve které dochází k prohození příchodu těchto fází, je pak závislá na hloubce rozhraní. Doplňme, že Mohorovičičovy se podařilo shromáždit soubor pozorování z asi 40 stanic, od nejbližší Záhřebské až po stanici Tiflis v Gruzii (cca 2400 km).

Dále uveďme, že stanovení průběhu rychlostí šíření seismických vln otevírá cestu ke stanovení průběhu hustoty hornin a tím ke studiu složení Země. Použitá metodika může být v principu rozšířena i na studium struktur hlubších než zemská kůra. Typické hodnoty rychlostí šíření seismických vln pod (Mohorovičičovým) rozhraním jsou asi 8,3 km/s, nad ním asi 6,8 km/s (tj. rychlostní skok asi o 1,5 km/s); směrem k povrchu rychlost šíření vln klesá zhruba na 5,5 km/s (v nejsvrchnějších nezpevněných vrstvách i méně) – tyto hodnoty platí pro P vlny, rychlosti S vln jsou nižší. Typická hloubka Mohorovičičova rozhraní je asi 10 km pod oceánem a asi 35 km pod kontinenty, přičemž tyto hodnoty varírují v závislosti na zeměpisné poloze; někde místo jednoho rozhraní pozorujeme přechodovou vrstvu.

Původní Mohorovičičova práce vyšla v chorvatštině a němčině (www.gfz.hr/eng/100moho_en.php), s její anglickou versí se zájemce může seznámit v časopise Geofizika Journal (1992/9) volně přístupném na adrese geofizika-journal.gfz.hr. Z textu plyne, že Mohorovičič se zabýval i dalšími aspekty studovaného zemětřesení. Čtenář si musí pouze zvyknout na terminologii poněkud odlišnou od současné. Kopie některých původních záznamů zemětřesení z 8. 10. 1909 jsou přetištěny v článku zabývajícím se jeho moderní reinterpretací (viz www.gfz.hr/eng/100moho_en.php).

Dodejme ještě, že památce A. Mohorovičiče je v jeho domovině věnována nemalá pozornost a péče (viz např. www.pmf.unizg.hr/geof/en) a konec konců i iniciativa pro instalaci pamětní desky v Klementinu vzešla z chorvatské strany. Řada zde uvedených informací o životě a práci A. Mohorovičiče pochází z přednášky prof. M. Heraka (ze Záhřebské University) proslovené u příležitosti odhalení Mohorovičičovy pamětní desky.