地球物理学家宋晓东等人研究发现：地球的中心比外壳旋转快

    本报北京8月29日讯（记者王丹红）科学家们发现，地球内核的旋转速度每年要比地幔和地壳快0.3到0.5度，也就是说，地球内核比地球表面构造板块的运动速度快5万倍，新发现有助于科学家们解释地球磁场是怎样产生的。美国伊利诺伊大学地球物理学家宋晓东教授是这项研究工作的负责人，他们的成果发表在8月26日出版的美国《科学》杂志上。新发现也结束了一场为期9年的争论。宋晓东说：“我们相信我们得到了确凿的证据。”
    加州大学圣克鲁斯分校的地球科学教授加里·格拉兹麦尔说：“这是一项有意义的发现，它减少了一个领域中的不确定性，你能从中学到新东西。”同期的《科学》杂志专门为这一发现配发评述文章，美国的《纽约时报》、《国家地理》杂志和英国的《物理学世界》等对这一发现进行了详细报道。美国国家科学基金会和中国国家自然科学基金会为这项工作提供了资助。
    地核由固体金属构成，它包括一个大小与月球相当的直径为2400公里的固态内核，和直径为7000公里的液态外核。科学家们认为，内核在产生地球磁场的地球动力学中发挥了重要作用，来自地球动力学的电磁转矩导致内核相对于地幔和地壳旋转。
    早在1996年，宋晓东和保罗·理查德还是纽约哥伦比亚大学拉蒙特—多尔蒂地球观测站的地震学家，通过对穿越地球的地震波的分析，他们第一次提出了地球内核的旋转速度比其它部分快的观点。但这在当时有相当争议，部分地震学家怀疑推导出结果的数据有误，或是假象；也有科学家曾试图证明地球内核的运动速度并不比其它部分快；部分科学家说，虽然内核在旋转，但它的速度比哥伦比亚学者提出的速度慢多了；有人则说，他们没有发现迹象表明内核比地球的其它部分转得快。
    之后，宋晓东到伊利诺伊大学地质系做教授，他和仍在哥伦比亚大学的理查德共同领导了一项新研究，他们的研究将消除人们对这个结论的任何怀疑。
    宋晓东说：“尽管还不能精确地测定出内核旋转的速度，但我们的论文表明这个速度不可能是零。”地球在一天时间里自转一次，或360度，新研究表明，地球内核的旋转速度每年比其它部分快0.3到0.5度。这个更为精确的发现比他们1996年提出的快1.1度慢一点。
    通过对历史上地震波穿过地球液体核和固体内核的数据进行对比，宋晓东等发现了令人信服的证据，表明地球的固体内核确实以不同的速度在旋转。从大西洋的南桑威奇群岛地区到美国南部海岸线，他们对18个相似地震进行了观察。相似地震也称为波形地震对(earthquake waveform doublet), 在同一台站记录的一对地震的波形完全一样，说明这两个地震发生在同一地点。宋晓东等发现, 这些地震对在阿拉斯加州及靠近的地方的58个地震台站都有记录，地震对的间隔时间跨越0到35年，从而让研究人员能观察地震波随时间的变化。
    宋晓东说：“当地震对的两个事件的时间相隔大于几年时，穿越地球内核的相似地震波在旅行时间和波形上表现出系统性的变化。惟一可信的解释就是内核的运动。”
    为什么地球内核会以不同速度旋转呢？宋晓东认为最可能的解释是电磁耦合，“在外核层产生的磁层扩散到内核层，并在那里产生出电流。电流与磁场的相互作用导致内核旋转，就像电枢在电动机中旋转”。
    华盛顿大学的地震学家肯尼思·克里杰对这一发现进行评论说：“这一发现消除了地球内核是否与地幔以不同的速度旋转的仅存不多的怀疑。”
    格拉兹麦尔说，他和同事的计算机模拟显示，地球内核确实比外部旋转得快，但由于缺少详细的数据，模型没有得出究竟快多少。现在，新研究的数据将提高计算机模型的水平，让科学家能更好地理解地球内部是如何工作的。
    这篇论文的共同作者除了宋晓东和理查德以处，还包括哥伦比亚大学的研究生张健和研究科学家费利斯·瓦尔德豪泽，以及伊利诺伊大学的研究生李迎春和孙新雷。

[科学时报]

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地心转速快于地表可揭示地球磁场形成原因

　　CNET科技资讯网8月29日国际报道地球在旋转，地心转得更快。

　　上周五，一个地球物理学家研究小组在《科学》杂志上发表论文指出，地球的内核是固体铁质球体，体积大于月球，它的自转速度比地球的其他部分要快。地核的这种额外的自转行为，可能已经持续了700 到1200 年。

　　额外自转的发现，可以帮助科学家解释地球磁场的形成原因。

　　内核直径为1500英里，位于地球的中央，被一层炽热的液态金属层(外核)包围着。因为没有受到其他部分的约束，内核就可以独立地自转。大约十年前，哥伦比亚大学的Lamont - Doherty地球天文台就提出了这种假说。

　　他们是根据地震波在地球中的传播速度得出这种结论的，但是其他的科学家对此表示怀疑。此后，科学家们试图确定内核的自旋速度，但是没有统一的答案。

　　有人认为内核确实在自旋，但是速度比哥伦比亚大学的科学家宣称的要慢许多。还有人认为，没有迹象表明，内核与地球的其他部分旋转速度不一致。

　　最早在哥大得出结论的两名研究人员是Paul G. Richards和宋晓东(音)，现在是伊利诺州大学的地质学教授，他们进行了新的研究，并认为研究结果将消除人们的怀疑。

　　宋说，尽管没有测量到内核的准确自旋速度，但" 研究证明了它的速度绝对不是零"。减少不确定因素加州大学地球科学系的教授Gary A. Glatzmaier认为：" 现在，人们看过这些数据之后，大都会说' 不错，内核的旋转速度可能比地球表面要快'。"

　　在一天时间内，地球自旋一周，也就是360 度。这项最新的研究指出，每经过一年的时间，内核要比地球的其他部分多旋转0.3 到0.5 度。

　　1996年的研究结果充满了不确定性，当时Richards和宋比较的地震信号来自不同地点，规模也不相同，所以最终结论认为每年的额外自旋多达1.1 度。

　　新的研究结论更为精确，因为在南大西洋上的一座小岛附近，研究人员在几年时间内观测到两次中等规模的地震，这就以几乎一样的方式对同一地点造成震动。

　　两次相同规模的地震造成的地震波在发出的时候是一样的，但是当它们穿过地球到达阿拉斯加的时候，发生了变化，这就说明在地球深处发生了一些变化。

　　Richards说：" 通过观察地震波曲线，你就会发现地球发生了变化。"

　　内核形状近似一个完美的球形，它可能包含一层类似木材颗粒的物质，可以改变震波的传播速度。

　　科学家认为他们已经发现了内核旋转速度不同的原因。在液态的外核中，铁元素的流动产生了电磁场，推动了金属构成的内核。Richards 说：" 这种情形就像是一个巨大发电机中的转子，不过它的电流可以达到数十亿安培。"

　　Glatzmaier说他们进行了计算机模拟，并预言内核转速将更快，但是模型不够完善，没法计算具体的转速。新的数据将提高计算机模型的精度，可以更好地揭示地球内部的运作情况。

　　Glatzmaier说：" 这样的新发现能够减少某个领域的不确定因素，让人们弄清事情的真相。"

[ZDNet China]

美科学家发表报告称地核运动速度比地表快5万倍

记者张孟军
本报华盛顿8月27日电美伊利诺大学教授宋晓东在26日出版的《科学》杂志上发表报告称，地球内部与月球大小相同的内核，旋转得比地球其他部分快。

宋晓东说：“这一发现对解决就这一问题长达十多年的争论很有帮助。”他相信，磁力相互作用是旋转速率不同的原因。地球外核产生的磁场渗入内核并产生电流，电流和磁场相互作用，引起内核旋转。地球中心是一个由金属物质构成的固态内核，直径约2400公里，与月球大小相当。还有一个液态外核，直径约7000公里。再往外是地幔，最外层是我们居住的地壳。内核在地球动力学中起着重要作用。地球动力学是一个产生地球磁场的过程，了解地球内核是如何运动的，将会使科学家更好地了解地球动力学。

华盛顿大学地震学家肯尼思?克里杰发表评论说：“这一发现消除了地球内核是否与地幔以不同速度旋转的疑问。”地球的经度为360度，研究人员通过计算发现，内核旋转的速率每年比地幔和地壳要快0.25至0.5度，这意味着，地球内核比地球表面的构造板块运动速度快5万倍。

地球内核转动速度较快的理论，是由宋晓东和哥伦比亚大学的理查兹在1996年首度提出的，但受到部分地质学家的质疑。他们经过9年的研究，比较地震波通过地球内部的速度，发现了内核转动速度不同的可靠证据。

[科技日报]
　

　

　

　

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