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(2022-07-19 15:15:31)
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科学家可能终于知道为什么一天的长度变化
一天的长度每六年略微的振荡。这是过去十年做出的一个令人惊讶的发现。我们现在可能知道为什么。
HARD
SCIENCE
Credit: Vadimsadovski / Adobe Stock and NASA
关键要点
用来自旧的地下核试验的数据，科学家们已经能够来确定地球内核的自转偶尔的改变方向。
这种逆转可能帮助解释为什么我们的日子的长度变化。
我们的时间单位并不像我们想的它们是的那样恒定的。一天的长度取决于地球在它的轴上旋转用的时间。但各种各样其他事情会影响我们的星球要用多长时间来做到这一点。与其他行星的引力相互作用、海洋和大气层中的活动以及地核和地幔之间的角动量交换都对地球完成它的自转所需用多长有轻微的影响。
科学家们没预料到的是一天的长度来回振荡。2013年，科学家们发现了一天的长度中一个六年的周期，增加和减少仅超过0.1毫秒。
一毫秒的几分之一可能看起来不多的，但它让科学家们挠他们的头。
最近，来自南加州大学的王伟和约翰魏代尔当他们观察来自苏联地下核试验的旧地震数据时出土了一条关于为什么这发生的线索。这些数据揭示了在地球内核中奇怪的进行的------正好可以解释为什么一天的长度发生变化的事件。他们的研究结果最近发表在《科学进展》上。
爆炸的研究
在1940年代，核武器被在地面上试验。令人高兴的是，人们只花了几年时间弄清楚了这是一个真的糟糕的想法。来自这些试验的辐射和落尘是广泛散布的，甚至一路从内华达州散布到纽约。到1960年代初，大多数国家已经决定在地下进行他们的试验，在那里核辐射可以被控制。
为了检测和监测这些试验，在全球范围内建造了几个地震阵列。一个地震阵列是一组以一种来赋予它们对地震和地下核试验敏感的模式布置的地震仪。
其中包括位于蒙大拿州的大孔径地震阵列或LASA。大孔径地震阵列从1964年一直运行到1978年，当时地下核试验已经减少。
几十年后，王和为戴尔在大孔径地震阵列提供的数据中发现了一些没有预料到的模式。
数据中的一个惊奇
来自大孔径地震阵列的数据是独一无二的 ------从地震中收集的现代地震数据远不及接近来匹配大孔径地震阵列的灵敏度。事实上，对大孔径地震阵列运行的14年，科学家们能够来测量的不止只地震和核试验 ------他们能够拾起关于在地球中部正在发生的事情的数据。
地球的内核大约是冥王星的大小。它是一个主要由铁和镍组成的实心球。来直接观察它是有挑战性的，如果不是不可能的话。为了了解地球的核心正在做什么，科学家们依靠地震波。随它们旅行穿过地球这些改变速度和方向。
来自核武器试验的地震数据比单独的地震数据远更告诉的。为戴尔向大思想网站（Big Think）解释说，“非常强大和非常快速的核爆炸对我们正在观察的特定波中的微小差异是唯一适合来寻找的，我们用的大孔径地震阵列地震仪在1970年代被关闭，将可能永远不能被匹配”。
地震和核爆炸发射各种类型的波。其中一种类型是P波。也叫初级波，它们起许多像声波一样的作用，压缩和扩展它们穿过的物质。随P波到达地球的内核它们能反向散射。
王和为戴尔能够测量来自苏联核试验的P波怎样从内核向后散射了。他们测量了1969年至1974年间发生的事件的来自核的向后散射波的到达时间。波的预期到达时间根据核的旋转速度和方向变化。数据显示了内核的旋转事实上似乎确实来变化。不仅如此------旋转的方向实际上颠倒了。
这一发现是一个惊奇。为戴尔说，“我们预计了来看相当稳定的旋转，也许几十年缓慢的变化而不是一个运动的逆转”。以前科学家相信了地球内核比地壳略更快的旋转。
为戴尔解释说，“[我们看到的]振荡类似于一个钟摆，它单向走开一段时间然后逆转，多次迭代重复这个循环。内核有一个首选位置，一个引力井，它围绕该位置振荡”。
这种振荡有一个大约六年的周期。这也许可以解释为什么在这段时间内一天的长度略有变化。
为了理解这种旋转的逆转，作者摆出一个包括地幔和核心之间的引力相互作用以及核与地幔相遇的拓扑地方的简单的模型。如果内核以与地幔和地壳不同的速度旋转，两者之间有一个角动量交换。如它被叫的“差分旋转角度”一样，对应于一天中长度的变化。
虽然这不是唯一可能的解释，但研究人员提出方向的逆转确实真的帮助解释时间中的变化。很可能这个科学奥秘的解释一直都在我们的眼皮底下。
https://bigthink.com/hard-science/length-of-day-changes-earth-core/
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