什么！地核不同圈层转动竟然不同步？

一、地球内核的重大发现

 

你知道吗？地球内核的自转与地表并不同步。北京大学地球与空间科学学院宋晓东教授团队的最新研究发现，地球内核从1970代初起相对于地表超速旋转，到2009年左右基本与地表同步，进而出现了缓慢的反转比地表旋转速度慢。相关成果于近日发表于Nature Geoscience（自然·地球科学）上，并推测出地球内核差速旋转可能存在70年左右的摆动周期。这一研究将对地球深部的动力学过程和地核地幔的耦合机制提供全新的约束，有助于我们理解地球深部圈层的运行机制。

 

 

从地表到内核的耦合共振系统示意图。其中包括内核（差速旋转）、外核（磁场变化）、地幔地壳（日长变化）、地表和大气（全球平均海平面和气温变化）等多个圈层（和对应的地球物理观测）

 

那么，说到地球的内部圈层，你了解的有多少呢？

 

二、地球，及其内部的组成

 

首先，我们来了解我们最熟悉也是最陌生的地球，它是太阳系（图2)从内到外的第三颗行星，也是太阳系中直径、质量和密度最大的类地行星。它也经常被称作世界。英语的地球Earth一词来自于古英语及日耳曼语。地球已有44～46亿岁，有一颗天然卫星月球围绕着地球以30天的周期旋转，而地球以近24小时的周期自转并且以一年的周期绕太阳公转。

 

太阳系图片

 

地球内部结构是指地球内部的分层结构。根据地震波在地下不同深度传播速度的变化，一般将地球内部分为三个同心球层：地核、地幔和地壳。中心层是地核；中间是地幔；外层是地壳。那么，我们依次从外到内来介绍地壳，地幔，地核吧。

地壳是地球的表面层，也是（地球上绝大多数有机生命）人类生存和从事各种生产活动的场所。地壳实际上是由多组断裂的，很多大小不等的块体组成的，它的外部呈现出高低起伏的形态，因而地壳的厚度并不均匀，整个地壳的平均厚度约17公里，这与地球平均半径6371公里相比，仅是薄薄的一层。

地壳下面是地球的中间层，叫做“地幔”，厚度约2865公里，主要由致密的造岩物质构成，这是地球内部体积最大、质量最大的一层。地幔又可分成上地幔和下地幔两层。一般认为上地幔顶部存在一个软流层，推测是由于放射元素大量集中，蜕变放热，将岩石熔融后造成的，可能是岩浆的发源地。

地幔下面是地核，它是在1906年英国地震学家奥尔德姆（Richard Oldham）利用地震信号研究地球内部构造时发现的,平均厚度约3400公里。地核还可分为外地核、过渡层和内地核三层，外地核厚度约2080公里，物质大致成液态，可流动；过渡层的厚度约140公里；而本次科研的重大发现中的主角——内地核，是丹麦地震学家英奇·雷曼(Inge Lehmann)于1936年发现的，内地核是一个半径为1250公里的球心。地核的温度和压力都很高，估计温度在5000℃以上，压力达1.32亿千帕以上，密度为每立方厘米13克。

 

地球内部结构图

 

那么，说到这里，有些小伙伴可能会问，地壳和地幔，地幔与地核之间用什么区分呢？

 

莫霍面和古登堡面

 

答案是地壳与地幔之间由莫霍面界分开，地幔与地核之间由古登堡面界分开。那么这两者的名称又是从何而来呢？

这个要追溯到1910年，前南斯拉夫地震学家莫霍洛维奇意外地发现，地震波在传到地下50公里处有折射现象发生。他认为，这个发生折射的地带，就是地壳和地壳下面不同物质的分界面。到了1914年，德国地震学家古登堡发现，在地下2900公里深处，存在着另一个不同物质的分界面。后来，人们为了纪念他们，就将两个面分别命名为“莫霍面”和“古登堡面”并根据这两个面把地球分为地壳、地幔和地核三个圈层。

 

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编辑：张希阳

校对：张     凡

审核：陈   萍

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