[1] • ' ^""'H^Bå* " ^ \ '• --,' - ; -. ".- "* _-Æ DET INTERNATIONALE GEOFYSISKE ÅR ^557-58 -----------------------__---------—-.—------fj-7——---------------------- Af cand. mag. Asger Lundlak JL/et internationale geofysiske år, der skal løbe af stabelen den i. juli 1957 og slutte den 3 i. december 1958, d. v. s. i virkeligheden vare halvandet år, vil betyde en verdensomspændende videnskabelig indsats til lands, til vands og i luften. Til lands vil godt og vel 50 nationer i dette tidsrum holde adskillige hundrede ob- servationssteder i drift. På oceanern_e vil 70-80 videnskabeligt udrustede skibe være i aktivitet, og nogle videnskabeligt udrustede isflager vil samtidig foretage observationer oppe i Polhavet. Endelig vil indenfor kortere tidsrum nogle kun- stige lilleput-måner i ca. 500 km's højde ved radiosignaler meddele om til- standene der oppe. Men hvortil denne storstilede og bekostelige indsats? Hvad er det for be- tydningsfulde spørgsmål, man vil have svar på gennem sådanne koordinerede undersøgelser? ±. For at svare herpå er det måske bedst først at se på, hvad geofysik egentlig er. Geofysik har f. eks. en vis relation til den geografiske videnskab; men medens geografien hovedsageligt beskriver, hvad der er og hvad der sker på Jordens over- flade, går geofysikken så at sige vinkelret herpå. Det er geofysikkens opgave at beskrive, hvad der er og hvad der sker, dels når man går indefter i Jorden mod dens centrum, og dels når man fjerner sig udefter, d. v. s. op gennem atmosfæren. Ofte er der en vis sammenhæng mellem fænomenerne inde i Jorden og forholdene uden for Jorden. Vi formår som bekendt at grave os ned eller bore ned i Jordens øverste lag, og vi kan også bringe os selv nogle fajcm op overjordens overflade; men sådanne afstikkere ned i Jorden eller op over den er dog ret forsvindende i sammen- ligning med hele Jordens størrelse. Virkelig solide oplysninger får vi bedst ved at registrere og eksperimentere i udvalgte punkter af jord- og havoverfladen efter forud fastlagte planer. Det er under denne synsvinkel, det internationale 428 .__ [2] F(?. /. Å'o^/ of^r Æ/ arktiske og siib-arktiske område med indtegnede stationer for deltagelse i det internationale geofysiske år 1957-58. Stationernes signaturer er sådan, at en lille udfyldt cirkel angiver meteorologiske observationer med radiosonder o. lg., større cirkelringe angiver ionosfæremålinger, kryds angiver observationer af anden art. I tilknytning til stationernes navne er angivet fotografiske nordlysobservationer, hvis stationsnavnet er understreget med punkteret linie, fuldt optrukken understregning angiver magnetiske observationer; endelig angiver bølgelinie under navnet registrering af jordskælv o. lg. Udover landstationerne er indtegnet tre vejrskibe mellem Nordvesteuropa og Grøn- land samt 4 isflager i Polhavet; to bemandes fra russisk side, de to andre fra amerikansk side. 429 [3] geofysiske år - ligesom tidligere de internationale polarår 1882-83 og 1932-33 - skal realiseres. Jordens indre kender vi foreløbig en del til gennem registrering af jordskælv og gennem magnetiske observationer. På grundlag af jordskælvene har man fundet ud af, at der i forskellige dybder er forskellige lag, som viderebefordrer rystelser med større eller mindre hastighed; under 2900 km's dybde - altså omtrent halv- vejs ind til centrum - må vi f. eks. nærmest karakterisere stoffet som flydende. Dette bekræftes af observationer af Jordens magnetisme, som yderligere fører til, at der må forekomme bestemte strømningssystemer i denne flydende Jord-kerne. Lagene uden om Jorden har vi også kendskab til på forskellig vis. Indtil 10-15 km's højde taler man om troposfæren, derover indtil ca. 30 km om stratosfæren; så kommer indtil ca. 90 km kemosfæren, derover indtil ca. 400 km ionosfæren, derover igen til ca. 1000 km mesosfæren, og endelig kommer allerøverst den praktisk talt „lufttomme" exosfære. Vort kendskab til de to førstnævnte luftlag har vi især fra balloner, der er sendt op med registreringsinstrumenter. Ionosfæren kender vi især fra tilbagekastning og brydning af radiobølger. Kendskabet til kemosfæren er ringere; dog ved vi, at den i sine nedre partier er rig på ozon og derved hindrer stærkt kemisk aktiv? stråler fra Solen i at nå ned til selve jordover- fladen, hvor de i så fald ville dræbe dyr og planter. Men tilbage til det geofysiske år. Som det vil forstås, er tanken om dette latent fulgt efter de nævnte to polarår i 882-83 og 1932-33. I pagt med nutidens tempo har man anset en pause mellem det sidste polarår og det geofysiske år på 25 år for tilstrækkelig, så meget mere som der kan ventes mange solpletter og dermed forbundne geofysiske fænomener 1.1957 °S 195%- Endvidere er flere vigtige målemetoder til udforskning af atmosfærens øvre lag opstået og udviklet i de sidste 20-30 år. _ Medens den drivende kraft ved det første polarår var østrigeren Carl Wcyprccht, ved polaråret 1932-33 den danske meteorologiske direktør Dan la Cottr, må den engelske Oxford-professor Sydney Chapman betragtes som primus motor ved det geofysiske år 1957-58. Han kom i en samtale med amerikaneren Lloyd Berkncr i 1950 ind på realitetsdrøftelser angående et tredie polarår. Gennem internationale komitéer og kongresser i 1951 og Følgende år tog planerne efterhånden konkret form, og man vedtog benævnelsen Det Internationale Geofysiske Ar (forkortet AGI eller IGY efter henholdsvis fransk og engelsk benævnelse), idet man ikke ville begrænse aktiviteten til polaregnene. Specielt agter man at gøre ækvator- bæltet til genstand for intensiv forskning, idet observationssteder her indgår i det strategisk formålstjenlige net af stationer for angreb på uopklarede geofysiske fænomener. 430 [4] De fænomener og de undersøgelsesmetoder, der bliver tale om i det internationale geofysiske år, kan i hovedsagen sammenfattes i følgende 9 grupper: 1. Jordens størrelse og form. 2. Jordskælv. 3. Jordmagnetisme. 4. Ionosfære-fænomener, herunder polarlys og nathimmellys. 5. Kosmisk stråling. 6. Raketter og kunstige måner. 7. Meteorologiske observationer. 8. Indlandsis- og gletscher-studier. 9. Havforskning. Jordens størrelse og form er fundamentet, som alle de øvrige undersøgelser og resul- tater skal hvile på. Vi ved, at afstanden mellem Nordpolen og Sydpolen i lige linie er 43 km kortere end Jordens diameter ved ækvator; men vi ved ikke, om ækvator, således som vi almindeligvis regner med, er en cirkel, en kun lidt fladtrykt ellipse eller måske en endnu mere indviklet kurve, selv når vi holder os til havfladens niveau. Vanskelighederne har hidtil væsentligt bestået i at måle lange distancer, f. eks. mellem Europa og Amerika med tilstrækkelig nøjagtighed. Forholdet er det, at samtidige observationer til eet eller flere fælles sigtepunkter giver størst nøjagtighed; men netop i denne forbindelse byder det geofysiske år påvisse mulig- heder, idet man som fælles sigtepunkt fra vidt adskilte observationssteder for det første kan anvende Månen og for det andet efter al sandsynlighed de allerede nævnte kunstige måner. Man håber at kunne reducere usikkerheden på meget store distancer fra ca. 100 m til ca. 30 m. Jordskælv giver som berørt ved deres registrering oplysning om beskaffenheden af jordlagene i forskellige dybder. Hidtil har man væsentligt måttet holde sig til de naturlige jordskælv; de kommer sædvanligvis uden forudgående varsel, og man har derfor ikke i alle tilfælde været lige vel forberedt på at registrere dem. Efter den sidste krig er kunstige jordskælv af ikke ringe styrke en realitet, især ved detonation af atombomber. Den australske professor K. E. Bullen har derfor opfordret U. S. A., England og Rusland til i god tid at fastsætte og bekendtgøre nøjagtige tidspunkter og lokaliteter for atomsprængninger. Seismograferne, de specielle apparater til registrering af naturlige og kunstige jordskælv, er imidlertid også følsomme overfor andre slags rystelser; bl. a. op- træder såkaldt mikroseismisk uro, når et stormcentrum befinder sig over et nær- liggende hav. Dette er ofte observeret ved vore to grønlandske, seismiske stationer i Ivigtut og Scoresbysund, hvilket åbenbart hænger sammen med, at talrige øst- 431 [5] gående lavtryk passerer syd og sydøst om Grønland, inden de nogle dage senere fejer ind over Nordvesteuropa. Idet seismografer således ikke blot har betydning for egentlig jordskælvsregi- strering, men også for meteorologien, er det meningen fra dansk side at oprette endnu en seismisk station på Grønland i det geofysiske år. Den bliver placeret ved vejrstation Nord. Jordmagnetisme var et felt, der lagdes særlig vægt på i de to polarår; en helt så dominerende stilling kommer jordmagnetismen ikke til at indtage i det geofysiske år. For Grønlands vedkommende videreføres de to igangværende magnetiske observatorier i Godhavn og Thule, og et tilsvarende magnetisk observatorium vil blive oprettet i Julianehåb. Endelig er der planer om oprettelse af et specielt observatorium i Scoresbysund til registrering af magnetiske storme (ikke angivet på fig. i). ~_ Det er nævnt, at jordmagnetiske observationer giver oplysning om strømnings- systemer inde i Jordens kerne. Det sker via magnetfelter, som skabes af elektriske strømme i tilknytning til de pågældende strømninger i den flydende jordkerne. Jordmagnetiske observationer giver imidlertid også oplysning om elektriske strømme i atmosfæren og da især i den allerede omtalte ionosfære. Disse strømme er særlig kraftige over de egne af Jorden, hvor der optræder polarlys, altså bl. a. over Grønland. Derudover bliver disse elektriske ionosfærestrømme usædvanligt stærke netop i det geofysiske år. Styrken og hyppigheden af ionosfærestrømmene følger nemlig på ikke helt opklaret vis hyppigheden af solpletter, og solpletterne vil utvivlsomt som led i deres ii-årige periodicitet som nævnt komme til at op- vise et ret betydeligt maksimum i 1957-58. Også polarlysct selv vil blive intensivt observeret i 1957-58. For Grønlands ved- kommende vil det især ske på station Nord, på Thule-basen samt i Godhavn, Julianehåb og Scoresbysund, Som hovedinstrument vil blive benyttet et kamera, der kan affotografere hele himmelhvælvingen under et. Fra hele himmelhvælvingen udstråler dag og nat en slags lys i lighed med polar- lyset; det er som oftest usynligt for det blotte øje, men kan, da det bl. a. inde- holder ret stærk infrarød stråling, optages fotografisk. Man mener, at den infrarøde stråling skyldes forekomst af hydroxylgrupper - hver bestående af et atom brint og et atom ilt - i de øvre atmosfærelag. I den pågældende stråling findes også en karakteristisk gul farve, der skyldes, at der foruden egentlige luftatomer og -molekyler også findes natrium i atmosfærens øverste lag. Den omtalte stråling er Imidlertid på flere måder gådefuld, bl. a. ved sine variationer døgnet og året igennem. Den vil ligesom polarlyset blive nærmere studeret i det geofysiske år, for Grønlands vedkommende på Thule-basen. Om benævnelsen af det pågældende 432 " [6] Fig. 2. En satellit er skudt ud i en sådan retning, at den ved passage af (elevator danner en *vinkel på 75 ° med ækvator. Den lyse kurve angiver satellitens bane til at begynde med; imidlertid vil Jorden dreje sig under satelliten, så at den efter- hånden vil bevæge sig over forskellige partier af Jorden ? De steder af Jorden, som satelliten kommer til at bevæge sig lodret over i løbet af 48 timer, er angivet ved alle de „garnnøgle"-lignende kurver. Det bemærkes, at Grønland vil blive pas- seret adskillige gange af en sådan satellit. [Efter Geographic Magazine]. lys skal bemærkes, at det ovenfor er kaldt nathimmellys; denne benævnelse er dog ikke rigtigt dækkende. På engelsk bruger man ordet „airglow", der ved direkte oversættelse bliver til „luftglød" eller „luftskin". lonosfærelagene - E-laget i ca. 100 km's højde og F-lagene i 200-350 km's højde - har jo den vigtige funktion at tilbagekaste radiobølger, så at det trods Jordens krumning er muligt at høre fjerne radiostationer. På den anden side hindrer iono- sfærelagene mange radiobølger ude fra verdensrummet i at trænge ned til Jorden, hvilket også er af stor værdi, da disse udefra kommende radiobølger ellers ville forårsage en vældig støj i alle radiomodtagere. Radiobølger med små bølgelængder - fortrinsvis få m eller få cm - formår dog at trænge gennem ionosfærelagene. En del af disse radiobølger har da vist sig at stamme fra tågesamlinger og andre områder med fortyndet stof i verdensrummet. Ved Godhavn har nu i nogle år været en ionosfærestation i drift. Den fort- sætter naturligvis i det geofysiske år med sine registreringer af ionosfærelagenes varierende højder, men vil herudover foretage visse udvidede målinger; bl. a. vil den komme til at registrere radiobølger fra verdensrummet på ca. 9 m's bølge- længde. Herved fås oplysninger om ionosfærelagenes gennemtrængelighed til forskellige tider. Også i Sydgrønland - først i Angmagssalik og senere i Narssaq - er i de senere år udført målinger af radiostøj fra verdensrummet. De er foretaget på engelsk 433 [7] initiativ, og der er anvendt forskellige frekvensområder. Disse målinger vil blive videreført og udvidet i det geofysiske år, for en del på bølgebånd med væsentlig større bølgelængder end i Godhavn. Til de forskellige strålingsarter fra universet hører også den såkaldte højde- stråling eller kosmiske stråling. En mindre del af denne kommer fra Solen, medens størstepartens oprindelse er ukendt. Den kosmiske stråling har det særkende, at den ikke er bølgestråling ligesom lys og radiobølger, men består af hastigt bevæ- gede atomer og atombrudstykker. Hastighederne er så store, at den kosmiske strålings partikler ofte gennemborer atmosfæren fra øverst til nederst på een eller få tusindedele sekund. Et observatorium for registrering af den kosmiske stråling oprettedes kort før krigen i Godhavn i tilknytning til det magnetiske observatorium. Udover dette vil der ikke fra dansk side blive sat andre kosmiske observatorier i drift i Grøn- land i det geofysiske år; men U. S. A. har påtænkt observationer af kosmisk strå- ling på Thule-basen. I det hele taget vil amerikanerne på såvel Thule-basen som i Narssarssuaq tage ivrigt del i det geofysiske år. Både på Thule-basen og i Narssarssuaq er således planlagt jordmagnetisme- og ionosfæreobservationer. Herudover er det på Thule- basen påtænkt at udføre seismiske observationer og som nævnt registrering af kosmisk stråling, nordlys og nathimmellys. Vi er nu kommet til den del af det geofysiske års program, der naturligt nok inter- esserer offentligheden mest, nemlig raketter og kunstige måner. Med selvregistrerende måleinstrumenter, der pr. radio automatisk sender meddelelser ned til jorden, vil både raketter og kunstige måner - således som det i nogen grad fremgår af det foregående - kunne give særdeles vigtige oplysninger om tilstandene i de øvre luftlag og om strålingsarterne ude fra verdensrummet. Raketterne var Hitlers „hemmelige våben"; men de formåede heldigvis ikke at vende krigslykken, da de i 1944 under betegnelsen Va-bomber spredte skræk og rædsel i Sydengland. Efter krigen kikkede amerikanerne nærmere på disse Va- bomber eller -raketter; de udviklede dem yderligere, og med denne forbedrede raket, Viking-raketten, nåedes højden 250 km overjordoverfladen. Højere er det vanskeligt at nå med en enkelt raket; men det kan gøres ved at anvende en 2-trins raket, d. v. s. en større raket, der bærer en mindre, idet den mindre så affyres fra den større, når denne selv har nået en betydelig højde. Herved lykkedes det allerede i 1949 for amerikanerne at sende en mindre raket - en såkaldt Wac Cor- poral - helt op til 400 km's højde. Med en 3~trins raket må det være muligt at nå højere endnu, og det er da også så9an en, der skal anvendes for at få en kunstig måne - en såkaldt satellit - startet. Desværre kan der ikke på denne måde blive ret 434 [8] megen vægt tilovers til selve satelliten; den må nøjes med ca. 10 kg ifølge de foreliggende projekter. Efter de amerikanske planer skal den største raket i 3-trins raketten kun bringe denne op til omtrent 100 km's højde, men vil til gengæld i denne højde have en opadrettet hastighed på ca. 6000 km i timen, hvilken hastighed altså bliver de to mindre raketters begyndelseshastighed. Den mellemste raket sætter hastigheden yderligere op, nemlig til henved 18000 km/time i godt 200 km's højde. Den fort- sætter ved sin inerti og med noget aftagende fart til ca. 500 km's højde. Her sætter så den mindste raket af, vel at mærke ikke opefter, men i en skrå retning, der efterhånden bliver vandret, og når denne sidste raket i sin vandrette bane har nået den anselige hastighed 27500 km/time, frigøres endelig den kugleformede lilleputmåne. Kun hvis denne måne, idet den starter i sin bane, har denne sidstnævnte store hastighed og derudover bevæger sig vandret, d. v. s. parallelt med jordoverfladen, vil den få en nogenlunde lang levetid, måske på et par uger. Hvis den bevæger sig for langsomt, vil Jordens tyngdekraft trække den nedefter, og den vil ende sin korte, men glorværdige tilværelse som et stjerneskud. Hvis dens hastighed er for stor, vil den til at begynde med bevæge sig længere ud i verdensrummet, men efter en lille times tid vende tilbage igen, idet den vil bevæge sig i en ellipseformet bane omkring Jorden. Med korrekt start vil satelliten bevæge sig i en cirkel- formet bane omkring Jorden, idet hvert omløb vil tage lidt over halvanden time. Under gunstige omstændigheder vil satelliten netop kunne skimtes med det blotte øje kort før solopgang eller lidt efter solnedgang; men bedre er det at anvende en prismekikkert. Endnu er kun angivet een lokalitet, hvorfra kunstig måne vil blive opsendt, nemlig Floridas østkyst. Egentlige raketter, der ikke medfører nogen kunstig måne, vil derimod blive opsendt fra flere lokaliteter, idet foruden U. S. A. også Rusland, England, Frankrig, Australien og Japan vil affyre raketter i det geofysiske år. Derudover er det med- delt fra Rusland, at også Rusland har planer om kunstige måner. Men, hvilke videnskabelige spørgsmål kan nu sådan en kunstig måne give svar på? Ja, der er først spørgsmålet, om denne måne virkelig kommer til at gå i sådan en bane om Jorden, som man har regnet med, selv når den forudsættes at være startet korrekt. Det afhænger åbenbart af alle de forudsætninger, som indgår i de tilgrundliggende beregninger. Hvis blot een af disse forudsætninger - f. eks. ved- rørende lufttætheden i 500 km's højde eller vedrørende Jordens tyngdekraft over de forskellige land- og havområder - ikke er rigtig, vil den kunstige måne ved sin opførsel kunne afsløre dette. Professor Joseph Kaplan i Los Angeles, der er chef for det amerikanske geofysiske program, har netop sat den høje atmosfæres tæthed 435 [9] og jordskorpens sammensætning øverst på listen over den information, en kunstig måne kan yde. Endvidere vil den være i stand til at give oplysninger om tem- peraturforholdene, meteorhyppigheden samt de forskellige stråle-arter i de højder, den bevæger sig i. Den_ første af de projekterede amerikanske satelliter vil vi ikke få umiddelbar fornøjelse af hverken på Grønland eller i det øvrige Danmark. Den skal ifølge planerne krydse ækvator under en spids vinkel og under de gentagne omløb om Jorden holde sig mellem 40° nordlig bredde og 40° sydlig bredde. Muligvis vil så en af de påfølgende satellitter lægge vejen over Grønland eller evt. Danmark. De egentlige raketter bliver måske knapt så spændende, men vil til gengæld blive opsendt i ret stort antal. Specielt knytter der sig interesse til opsendelse af raketter i nordlysbæltet; dette vil bl. a. ske ira Frobisher Bay vis a vis Grønland på den anden side af Labradorhavet (se fig. i). Endvidere vil amerikanerne opsende raketter fra skibe i selve farvandet mellem Grønland og Baffin-Land. En tredie metode ved opsendelse af raketter er det at lade en ballon føre raketten op til en vis højde, hvor raketten så automatisk affyrer sig selv. Denne metode, der har vist sig at være ret besparende, bl. a. med hensyn til brændstofforbrug, blev med held prøvet allerede i 1953 i nærheden af den nordlige magnetpol (ved ResoluteBay; se fig. i). Vender vi os herefter til et mere dagligdags geofysisk forskningsområde, nemlig meteorologien, er der grund til at fremhæve det store udbytte, man utvivlsomt vil fa af de talrige og samtidige radiosonde-opsendelser; der vil således over hele Jorden - Sydpolarområdet indbefattet - ske opsendelse af radiosonder indtil ca. 35 km's højde 2 gange hvert døgn.JRadiosondernes funktion er som bekendt den, at de under deres opstigning pr. radio stadigvæk sender meddelelser ned til jorden om lufttryk, temperatur og fugtighed; endvidere er det muligt at følge dem under deres drift og derved fa oplysning om vindforholdene i forskellige højder. Af egentlige vejrtjeneste-stationer vil godt 2000 stationer på land samt specielle vejrskibe og andre skibe medvirke til det meteorologiske program i det geofysiske år. Oplysningerne vil blive sendt pr. telegraf eller fjernskriver til udvalgte samle- steder. Bl. a. kommer Oslo til at fungere som et sådant og vil på dette grundlag udsende regelmæssige vejrudsigter for det arktiske område. Vejrforholdene af hænger af mangt og meget. Foros danske har det især interesse, at de afhænger af Grønlands ismasscr. Glaciologerne - forskerne, der beskæftiger sig med is - vil da også være særdeles aktive i det geofysiske år. De vil undersøge, om gletscherne, der har været aftagende i en årrække, stadigvæk vil aftage, og om Grønlands indlandsis som helhed er aftagende. Endvidere vil det blive under- søgt, om denne aftagen af gletscherne er et generelt fænomen, der f. eks. også optræder i Sydpolarområdet. 436 __3tsr-- [10] <,° United Kingdom Argentina^ J Chile Argentina, Chile, ind <*-"2MiWtH» Uni Argentina, United Kingdom- United Kingdom Alexsnder Man Chaf cot ls!» Ri C 'Omterf K/'nodoni rinceOlav . Coast Cape ndførtes un- Enderby \TkAnn exphred area Land Proposen royfe or British Comitmnwealtb Expedition ,^, American 1%, Highland/ ^ « 132OC RossSe-o. Mt.Ere U. S. -... NewZe Cape^id • IGY Research Stations Ft'g. 3. Også på det store sne- og udækkede kontinent omkring Sydpolen