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地球无时无刻在进行着公转和自转,这是众所周知的事实,但如果我告诉你地核也会旋转,并且是相对地球其他部分反方向转动,你会不会大呼一句“绝对不可能”?
你相信地核会反转吗?
此前一项科学研究证实,地球的内核在过去的大约十年时间里,差速旋转已经停止,并且相对于地幔来说,它已经开启了慢速反向旋转。
要知道,上一次发现地核反转的现象大约是在1974年,这一次反转的时间是2009年,反转一次花了35年!
地核与地球各转各的在我们大多数人的认知里,地球是一个整体,转动行为是从里到外的一致行动,而上述的研究结果显然颠覆了大家的认知。
大众认知中的地球转动都是整体转动的
原来地球是个“表里不一”的行星,内外的转速并不相同。
美国南加州大学的研究人员通过对1969年和1971年地下核试验带来的地震波数据分析,发现地核的转速在1969年到1971年间,相对地球的整体转速来说慢了0.1度,但在1971年到1974年的时间里,又快了0.29度。
而这个表里不一的速度差,就是差速旋转。
美南加州大学通过对地震波数据分析发现地核转速有差异
差速旋转可能快可能慢,原因来自于外部力矩作用。
力矩是力的一种效应,也可以简单地理解为偏心力,是力作用于物体时,方向线没有通过物体的重心产生的。
地核受到的这个外力不是来自于地外力量,而是地球内部的磁场与地核的耦合,以及地幔与地核的重力耦合作用。
我们可以把地球看做一个半生不熟的鸡蛋,地核就像那个蛋黄,不是纯粹的固体,地核有内核、外核。内核是个大铁坨,而外核却是超离子态,会缓慢地流动。
地球的基本结构分析图
这种液态与固态的结合会让地球的内外部旋转速度和方向都不同,且处于不稳定状态。
所以,地球才会出现这种表里不一,内外各转各的现象。
地球圈层在共振2009年的前后,地核停止了差速旋转开始反转,发现这一现象的科学家,是北京大学地球与空间科学学院的宋晓东教授。他的研究理论发表在了《自然.地球科学》这一国际期刊上。
宋晓东教授发表在《自然.地球科学》上的相关研究
1996年,宋晓东教授就和哥伦比亚大学的保尔.理查兹博士一起,用地震波研究地球的内部结构,测试地球内部深处的动静。他们把这个研究行为形容为“给地球做CT”。
在这几十年的时间里,宋晓东教授测算了50多次的自然地震数据,和人为实验造成的地震波,他发现,地球的各圈层都在共振。
宋晓东教授实验过程中的地震波路径
众所周知,地球的构造由很多层组成,除开地核,地球还有地幔和地壳,地壳的上面还有岩石层。
我们可以把这些分为两大部分:内圈层和外圈层。内圈层就是我们看不到的地壳、地幔加地核,外圈层则是地球生物生长的环境,泥土地表、水和大气。
地球是个整体,所以它的各圈层之间在相互影响、相互作用。就拿地震来说,你以为只是地球的板块挤压或者内部运动导致的,其实它跟大气圈也有关系。
此前中国地质大学的陈界宏教授曾在《地球与空间科学》期刊上发表过他的研究成果,他的团队在2021年时,在四川乐山建立了一个观察系统。
中国地质大学的超级观测系统和北斗卫星的联动作业
这是世界上第一个“跨圈层垂向扰动观测系统”,跟北斗卫星联合工作,他们观测到了2021年5月,云南漾濞和青海玛多发生地震时,外圈层的岩石、大气还有电离子都有动静。
地震发生前,这些圈层就已经出现了共振的信号,并持续在某个位置停留。
这一发现论证了圈层共振的理论。
陈界宏表示,这种跨圈层的振动耦合,将来也许能预知地震的发生情况,比现在的地震预警快上不知多少倍,能极大程度地降低地震带来的损害。
玛多地震和漾濞地震在北斗和观测站联合作业下的预警结果
目前,陈教授的团队还在完善他们的研究,值得欣慰的是,2022年泸定地震前,他们又发现了这种跨圈层耦合的讯号。等这项研究再完善一些,智能化提取震前讯号,提早发出预警将不是梦想。
研究地核的意义那么,研究地球的圈层有什么意义呢,跟地核又有什么关系呢?
科学家一直在探索地球内部的构造,无论是圈层还是地核,这些研究都对人类了解地球的运动规律有很大帮助。因为地核影响着地球的转动,要是地核出了问题导致地球突然不转了,人类的灾难就来了。
若是因为地核地球停止转动,会给人类带来灾难
科幻作品中有很多关于地球停转的畅想,其实那些都不是危言耸听。
人类之所以能健康地存活在地球上是因为地球的转动,如果有一天它停止了转动,第一个出现的问题就是极昼和极夜的问题。冷热不再交替,无论是向阳还是阴暗的那面,人们都无法长时间存活下去。
由于圈层的相互影响,当地球的自转停止后,大气层也无法再正常运动,但因为宇宙中引力带来的惯性,地球上可能会产生吹走一切地表建筑的狂风,人类只能在地下建造空间躲避。
地球上可能会出现狂风,人类无法在地面生存
超级狂风会在海上掀起巨浪,海啸一来,地下空间也会被淹没。还有地震、火山爆发,可能发生的灾难完全可以用山崩地裂来形容。到时候,人类就真的就没有立足之地了。
而地核反转则会影响地球的自转速度。要知道,构成地核的物质密度很大,因此地核的质量和体积也不容小觑。
地核的体积有地球的16.2%那么大,质量更是占了地球的31.5%之多。如此大的地核反转,不仅会拖慢地球的自转速度,还会改变地球的磁场。
地核反转不仅会减缓地球自转速度,还会改变地磁
目前的理论是,地球的磁场形成就是因为地球外核的流动。地核中的各种物质都是能导电的,因此当它们出现涡流时,地球就产生了磁场。要是地核出了问题,地球磁极可能翻转,也可能直接消失不见。
显然,地球磁场的变化一定会给地球生命带来巨大的影响。事实上,早就有研究发现地球的磁场在减弱,并且在下坡路上一去不复返,完全没有恢复的迹象。
而地磁若是在地核的影响下出现了严重问题,我们的大气层就会出现臭氧空洞,太阳辐射会严重烧伤地球生物,动物们将分不清方向,所有生物的活动将全部打乱。
地磁出现问题,太阳辐射会穿透大气层伤害地球生物
所以,研究地核非常重要,此次宋晓东教授的发现,算是人们多年的地核研究上里程碑式的突破。
虽然我们在日常生活中似乎感受不到地球磁场的变化,地核的运动也似乎离我们太过遥远,但对于依靠地球生活的我们的来说,探索地球一定是必要的行为。因为就算是再不易察觉的地球变化,都会给人类造成不可逆的伤害。
而根据宋晓东的研究,下一次地核反转会出现在2044年,你认为到时候人类会遇上什么可怕的事情吗?
下一次地核反转可能会在2044年出现
参考资料:
【1】《地球内核反向旋转?科学解读来了》中国科普博览
【2】《深地科学新进展 —— 我国学者宋晓东、杨翼发现地球内核差速旋转发生变化》北大地球与空间科学学院