你相信脚下的地球是“活”的,而且还在“呼吸”吗?
或许有人会说这是无稽之谈,可在仔细想想,人类至今难以精确预报的地震,正是地球在“呼吸”的明证。
两百多年来,科学家对地球的了解逐渐由浅入深。
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并通过多种模型最终确认,地球内部存在周期性的活动。
科学家将之称为“振荡”,形象一点说,就像所有生命的呼吸。
那么,地球是如何“呼吸”的?科学家们多年来又是怎样发现这个秘密的呢?
首先,就得从了解地球的构造说起。
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既是一个整体又不是一个整体
现在你随便问路人一个问题:地球是一个整体吗?
相信绝大多数人都会说是,并且还都相信它是一个球形整体。
说地球是一个整体,理论上并没有什么错,而且从几千年前至今,人类对地球的认识也是这样一步步走来的。
从最早相信天圆地方,到麦哲伦环绕地球航行后发现地球是圆形的,虽说人类对地球形状的认知发生了变化,但相信地球是一个整体的看法却没有改变。
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至今,普通人根据多年来的科普,相信地球是一个实心的球体。
而科学家的认知体系中,即使认可地球由内而外分为地壳、地幔、地核三层结构,可在很长的一段时间里,同样也认可三层结构是一个整体。
不过随着研究的深入,科学界对地球内部的认知,也渐渐发生了分化。
在20世纪后期,有研究人员第一次提出,地球最内部的地核部分不但在振荡中自转,且速度还要快过地幔和地壳其他部分。
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这一理论刚说出来,确实颠覆了大众的认知。
因为人类长久以来都相信地球是一个整体,它即便存在自转,不也应该是由内而外一起的吗?
就像一颗实心的玻璃球,让它转动起来,是由内而外都在旋转的。
可根据新的研究理论,科学家们确实发现,地球的转动,内外是不一致的。
地核自转比其他部分转的快的现象,研究人员将其称为超级自转,而且还计算出了它的转速,每年大约是一度。
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在这个研究的基础上,很快又有国内的科学家提出了新的理论。
那就是地球内部各个部分的旋转都存在差异。
最内层的地核转速最快,越往外层,地幔乃至地壳的转速则相对较慢。
而且科学家还相信,无论什么时候,地核的自转速度永远高于地球表面的转速。
若根据上述理论来看,你就会突然发现,地球其实并不是铁板一块的整体。
形象一点说,它就像一个圆球里面,套着可以活动的圆球。
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各个圆球之间是分层的,把地壳理解为最外层的球体,它会自转。
内部的地幔和地核,也是分别可以自行转动的球体。
最关键的是,它们各自之间的转速还都不一样。
如此一来,从外面看地球是一个整体,但又可以说不是一个整体。
而地球的“呼吸”,或者说它的振荡,正因不是一个整体而造成的。
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地核是如何“呼吸”的
地核的自转以及转速,是20世纪国内的研究人员提出的。
2022年,在以往理论的基础上,科学家又发现了地核自转更多的秘密。
不但有自己的转速,更是有周期性。
按照新的研究理论,地核自转每隔6年,还会改变一个旋转方向。
看来,研究越深,人们以往的认知也就越容易被打破。
从最早相信地球内外是一个整体,到后来发现它们各自在转。
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或许人们会认为,即便地球内外不同区域各自在转动,旋转的方向该是一致的吧。
可新的理论已经明确告诉世人了,旋转的方向不一致。
也正是因为不一致,才导致了地核的振荡。
新的理论,是由南加州大学的一些研究人员共同提出的。
相关研究结果在2022年公开发表后,也得到了业内其他科学家的认可。
科学家认为,地球的内核在旋转中的速度,非但不是匀速固定的,甚至还会跟着时间在变化。
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地核不像外太空,肉眼可见且能借助航天器上去。
人类迄今为止看不到地球的最内部,那科学家又是如何得出这个结论的呢?
事实上对地核的研究,多年来科学家都是通过间接性的对比来总结规律的。
就像最新的研究,科学家是根据地球自转的速度和时长,再结合磁场强度的变化,建立起了一套可供判断的模型。
科学家还分析了1969年到1974年的一组历史地震数据。
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这组数据,是设立在美国蒙大拿州的地震台网监测记录下来的。
根据这些间接的监测和数据,科学家分析得出,在1969年到1974年,地核旋转的方向发生了改变。
具体来看,在前两年的时间内,也即1969年到1971年,地核的自转速度变慢了。
随后在1971年到1974年,它的旋转方向发生了变化,由原来的方向变成为了另一个方向。
最终科学家认为,地核的自转每隔6年就会变化一次。
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而且还进一步计算得出,其自转的速度,并没有此前认为的那么快,每年的转速大约为0.1度。
通过上述研究你可能也发现了,科学家分析的并非地核的实时转动情况,而是历史数据。
为什么不分析实时的呢?因为现有的科技水平还达不到。
人类没有技术能深入地球内部,无法对地核展开最直观的观测。
同时,人类又无法提前预测地震,所有数据都是在地震发生时监测到的。
因此围绕这些数据,科学家也只能去研究以往地核旋转的情况。
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如果这项研究下一步被认定是正确的,那么人类对于地球以及地震的认知,或许又更接近了一点。
毕竟从古至今,人类只感受到了地震的可怕,可却难以预测到它何时降临。
而通过研究科学家才逐渐明白,地球的内部,就像是一个动物在有节奏的呼吸。
它所产生的规律性振荡,最终也引起了地壳的变化。
根据这项理论的一个研究者所说,地核在转动,甚至可以说是在移动。
每6年时间,它移动的距离甚至能达到几公里。
但要想搞清楚地核的形成,以及它是如何跟着时间来移动的,科学界目前依然没有头绪。
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换言之,人类对地核的认知,还是初级阶段的水平。
认识地核,一波三折
还在200多年前,从科学家到普通人,都不知道地球其实是分层分结构的。
当时有一些科学家笼统的提出,地球的内部,或许有一个绝大的金属球,这个球才是其核心。
可由于看不到内部的情况,这话怎么说似乎都是对的,但也可能都是错的。
正因为不能直接观察,所以对于地球内部的研究,基本上无法展开。
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于是,科学家便开始绞尽脑汁想研究方法。
到了19世纪后期,德国的一个科学家,把目光瞄向了毫不起眼的石头。
他通过研究各种石头发现,碎石块的密度和地球的总密度似乎不一致。
再后来,这位科学家通过博物馆的陨石又得到了启发。
那些陨石的密度都相当大,这似乎说明星球的内外应该是存在差异的。
正是在这些猜想的基础上,到19世纪80年代,科学家初步认定,地球内外应该不是一个整体,而是一种双层的结构。
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从这里就能看出来,虽然当时的科学家逐渐意识到地球是分层的,但显然对地球层数的认识是错的。
科学家猜想,地球的内部,肯定存在密度相当高的东西,这种东西就是铁镍核。
到了19世纪90年代,英国的科学家根据对地震波的研究,不但认识到地球是分层的,而且内部还存在液态成分。
因为研究不同的地震波发现,有些震波难以穿透地球内部的一些区域。
而这种类型的地震波,恰恰是不能在液体里传播。
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最终在20世纪初期,南斯拉夫的地震学家,通过对地震波的进一步研究,又发现地震波在达到一定深度后,存在一个数值发生显著变化的区域。
该区域,就是后来认识到地球存在分层结构,地壳和地幔的交界处。
又过了几年,德国的科学家通过计算进一步得出,在地幔的更内部区域,还存在一个不同于地幔的结构。
而这个核心的结构便是地核。
地幔和地核的交界处,位于地球内部2900公里的区域。
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至此,经过多年的研究,人类对于地球内部的三层结构,终于有了较为清晰的认知。
不过,此时科学家对于地核的认知,依然存在误区。
由于此前研究地震波发现不能穿透液态,所以这一时期科学家认为地核全都是液态的。
直到又过了22年,丹麦的一位女科学家在1936年提出一个全新的理论,地核也是分层结构。
它的外层结构是液态的,内层结构则是固态的。
从那以后,这一理论得到了科学界的认可。
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所以综合来看,人类对于地球内部的认知,真的还只是皮毛阶段。
就像地球物理学这门专业的学科,直到20世纪对地球结构有了清晰的认知后,才逐步兴起的。
结语
时至今日,科学家对于地核的整体情况,有了基本的认识。
地核的半径为3480公里,体积是地球整体的16%。
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它又分为内外两层结构,内层结构也就是固态内核,体积更是只有地球的0.7%。
别看它不大,却是地球整体最关键的驱动。
现在科学家认为地核在周期性的振荡,这份活力,才促使地球生机勃勃。
又或许现在科学家的认知,也可能是错误的。
但无论如何,科学的进步,正是在不断试错的情况推动发展起来的。
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说不定再过一百年,人类就真发现地球其实也是一个有机生物了。
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