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自然科普:“表里不一”的地球: 内核自转速度竟快于地表

时间:2023-02-06 14:28:30 出处:综合阅读(143)

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是科普快于甚么招致了地球内核的差速改动?专家指出,在外部力矩感染下,地度竟地表地球内核会相对地幔迁移转变,球内使得内核自转与地球的核自小刀健身操自转速度不一样。这个外力能够来自地球磁场与内核的表里不一耦合及地幔与内核的重力耦合。

近日,自然转速美国南加州大年夜学的科普快于研讨团队重新剖析了1969年和1971年2次地下核实验后近6年的地动波数据,发明地球内核自转速度在1969—1971年比地球集团慢了0.1度,地度竟地表而在1971—1974年又比地球快了0.29度。球内这标志住迷信家初次经由进程地动学不雅测,核自验证了地球内核6年周期交往振荡的表里不一实际。

为何地球内核与地球的自然转速改动速度会不合等?宇宙中其他天体也存在这类现象吗?迷信家又是若何“透视”天体外部状况的?

地球内核被称为“星球内的星球”

很多人以为,地球应是科普快于一个集团,内核的改动速度和倾向应当和地球坚持分歧。可是毕竟却非如此。“地球从出身伊始发生了多种动力学进程,如星子集合聚合、堆积分异、健身广场舞健身操健岩浆海和地壳冷却等,这使得地球集团由外向内出现了地壳、地幔、液体外核、固体内核等相似洋葱或煮熟鸡蛋那样的分层结构。”中国迷信院国度天文台研讨员平劲松走漏表示。

地球物理学家、北京大年夜学讲席教授宋晓东对科技日报记者走漏表示,地球作为一个天体,是集团自转的;然则依据以往的不雅测,地球内核自转与地球自转在速度上细微有点差异,这就是内核的“差速改动”。是以,地球内核也被称为“星球内的星球”。最新数据表示,地球与地球内核的迁移转变速度每年相差大年夜约0.1度,不过这个速度极能够随时辰而变卦。

是甚么招致了地球内核的差速改动?宋晓东指出,在外部力矩感染下,健身小白如何自学健身操地球内核会相对地幔迁移转变,使得内核自转与地球的自转速度不一样。这个外力能够来自地球磁场与内核的耦合及地幔与内核的重力耦合。实际上,内核自转既可以比地球自转快,也能够稍慢。

记者懂取得,而今地核研讨的主流实际模型以为,地球内核的转速是恒定的,地球自转存在一个约6年(5.9年)的周期震动。在解释6年周期震动机理方面,迷信家给出了包括地球外部地磁异常、核幔耦合振荡、地球内核震动等多种料到。

不过,在本世纪初,平劲松地点的研讨地球自转固体潮汐的团队运用经久固体潮汐监测数据发清楚明了11.5—12年的地球内核振荡周期,这个周期与木星的轨道周期分歧。“地球自转5.9年的全民健身日主题健身操周期变卦,恰是木星公转周期的一半。”平劲松以为,恰是木星协同太阳合相感染在地球壳、幔上力矩大年夜小的周期变卦,激起了地球内核自转速度的变卦。

“地球内核的自转速度也许会稍快于地幔,然则速度会一向坚持恒定。而地壳和地幔的自转因遭到外部和外部的力矩、荷载等成分影响,转速会出现时快时慢或相对倾向变卦的现象。”平劲松说,多重成分感染下,招致地球自变卦化弗成复杂展看、预告。

平劲松指出,除了地球以外,外部结构与地球相似的伴星如月球,和金星、火星和蔼体行星的健身有氧广场舞健身操卫星、矮行星等,其自转也会发生时快时慢或倾向变卦的现象。

个中,人类已运用地月激光测距技艺对月球自转周期的变卦延续不雅测了约50年;近几年,火星的自变卦化也被“洞察”号上的星地微波链路所证明。

法国图卢兹天体物理和行星研讨所博士后李刚补偿道,恒星外部圈层间也存在自转速度的差异,被称作“较差自转”。天文学家发明,小到白矮星、中子星等,大年夜到星团和星系都存在较差自转。以太阳为例,在深度为0.7个太阳半径处,有一个厚度为0.04个太阳半径、被称作“差旋层”的地域,以这里为界限,太阳的自转状况发生了急剧变卦:在差旋层以里,太阳的较差自转不是很清楚;而在差旋层以外,太阳在不合深度和不合纬度都出现出特别很是清楚的较差自转。

天体“气质”与其内核慎密相关

全部行星内核都存在差速扭起色制吗?平劲松引见,行星的内核重要有3种类型,区分为固体核、液体核和液体外核与固体内核的组合体。地球的内核回属于第三类,既包括一个庞大年夜的液体外核,又含有一个富含铁镍的固体内核。

固体核与液体核的行星“气质”各不相同。平劲松指出,固体核的行星,其中心的迁移转变与行星集团坚持同步。而液体外核,液体或半液体核幔界限的行星,其固体内核或固体核的迁移转变可以与幔不合步。

一个拥有液体内核的行星,极大年夜多是处于行星构成的初期阶段,其自身的迁移转变有点像一个改动着的生鸡蛋,转速较快且倾向和转速都不静谧;跟着能量耗散衰减、分层固化,自转速度逐渐减慢和静谧。

那末,恒星的内核又是甚么容貌的?李刚走漏表示,恒星深刻有一个正在核反响熄灭的内核。不过,不合春秋的恒星内核差异也很大年夜。他举例道,太阳这类正值丁壮的恒星,有着熄灭氢元素的内核;而大年夜哥的恒星,有的内核能够已遏制熄灭,但存在一层盘绕内核熄灭的包层;有的能够内核被再次扑灭,继续熄灭氦元素或更重的元素;还有的能够最终走向死亡,只留下一个熄灭殆尽、渐渐冷却的内核。

“恒星内核的性质直接决议了恒星的外表。”李刚解释说,比拟于太阳,大年夜哥的恒星大年夜多温度低但通亮;罢了死亡的恒星,如白矮星和中子星则显得昏暗但温度高。

借助震动波透视天体内核

迷信家是若何透过天体外不雅,探测天体内核改动倾向的?

宋晓东通知记者,一向以来,迷信家经由进程地动波来探测地球内核的多种物理特点。他解释道,地球发生地动今后会发生地动波,地动波会向地球深部传达,研讨地动波的传达速度等性质,可以懂得地球深部的结构分层及活动状况。

宋晓东及其团队于1996年终次不雅测到了地动波经由进程地球内核时的时辰和速度发生了变卦,从而料到出地球内核是相对地幔发生改动的。不过,地球内核的改动速度而今仍有不一定性,由于改动速度自身也极能够在变卦。

平劲松指出,运用地动波探测天体外部的方法十分普遍,19世纪迷信家就用它对地球分层结构停止了探测;20世纪70年代美国月球探测义务用地动波探测月球的外局部层结构;比来几年来,欧洲火星探测义务将其用于探测火星的外部结构。

关于恒星,天文学家更难以直接不雅测到恒星外部的结构,因此他们借助“星震学”来探测恒星外部。

李刚走漏表示,星震学与地动学很相似,都是经由进程研讨天体外部的震动波来揣摸天体的外部结构,有点像一样深刻生活中我们经由进程“拍西瓜”来剖断瓜熟不熟。然则星震与地动的不合的处地点于,星震是延续赓续的震动,而地动只是有时发生。恒星的震动波会局部紧缩气体,从而形成恒星温度和亮度的变卦。基于这一特点,天文学家经由进程长时辰监测恒星亮度的变卦来不雅测恒星的震动,并测量震动的频率。

恒星震动的频率会因其外部不合物理进程的扰动而有所变卦。“打个比如说,熟西瓜和生西瓜用手拍一拍,听到的声响也不相同。”李刚说,天文学家经由进程高精度的频率测量和过细的物理模型推演,来计算恒星外部改动速度、元素散布等不合物理特点。

比如对恒星大年夜哥后构成的红巨星,天文学家经由进水平析一些红巨星的震动旗子暗记发明,红巨星有着特别很是剧烈的较差自转现象,其内核自转速度一样深刻比外不雅快数十倍。



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