Free non-radial vibrations of the earth

Summary Earthquake shear waves with period around 12.2 min have been lately reported byM. Båth (1958), who suggests that these might be due to torsional vibrations of the whole mantle on some axis through the centre of the earth. An attempt has been made here to put forward a theory which accounts for such vibrations. The general elastokinetic equation for a heterogeneous isotropic medium is solved for a free spherical shell overlying a liquid core, and the solution is investigated for the first two modes. The frequency equation is solved for a shell and the limiting cases of a full sphere and an infinitely thin shell. Application is then made for various approximate mantle models, and periods are found which are in fair agreement with the observed. It is then shown that if the rigidity of the core is taken into consideration a closer agreement with the observed might be attained.

---

Zusammenfassung Seismische Transversalwellen mit einer Periode von rund 12.2 min sind neulich vonM. Båth (1958) beobachtet worden, der vermutet, dass sie Torsionsschwingungen des ganzen Erdmantels um eine Achse durch das Erdzentrum sind. Ein Versuch wird hier gemacht eine Theorie für solche Schwingungen zu entwickeln. Die allgemeine elastokinetische Gleichung für ein heterogenes, isotropisches Medium wird für eine freie, sphärische Schale über einem flüssigen Kern gelöst, und die Lösung wird für die zwei ersten Schwingungsformen untersucht. Die Frequenzgleichung wird für eine Schale und für die Grenzfälle einer ganzen Sphäre und einer unendlich dünnen Schale gelöst. Die Lösungen werden dann auf verschiedene, approximative Mantel-Modellen angewendet, und Perioden werden gefunden, die ziemlich gute Übereinstimmung mit der beobachteten Periode zeigen. Es wird danach gezeigt, dass, falls die Righeit des Erdkerns in Betracht gezogen wird, eine noch bessere Übereinstimmung mit der beobachteten Periode erreicht wird.

---

---

This research was supported by Eng.Herbert E. Linden of Beverly Hills, California.