科学家可能最终知道为什么一天的长度改变

我们的时间单位并不像我们认为的那样恒定。一天的长度取决于地球在轴上旋转所需的时间。但是各种各样的事情都会影响我们的P需要多长时间

我们的时间单位并不像我们认为的那样恒定。一天的长度取决于地球在轴上旋转所需的时间。但是,其他各种事情都会影响我们的星球需要多长时间。引力与其他行星的相互作用,海洋和大气的活动以及地球核心与地幔之间的角动量交换,所有这些都对地球完成旋转所需的时间有略有影响。

科学家没有想到的是一天的长度来回振荡。 2013年,科学家在一天的长度上发现了一个六年的周期,增加并减少了0.1毫秒以上。

一毫秒的一小部分似乎并不多,但它使科学家挠头。

最近,南加州大学的Wei Wang和John Vidale发掘了一个线索,说明当他们从地下苏联核试验中查看旧的地震数据时可能会发生这种情况。数据揭示了地球内部核心中奇怪的行动 – 事件可能可以解释为什么一天的长度会发生变化。他们的结果最近发表在科学进步中。

爆炸性研究

在1940年代,核武器在地上进行了测试。令人高兴的是,只花了几年的时间才能弄清楚这是一个非常糟糕的主意。这些测试的辐射和影响很普遍,甚至从内华达州一直到纽约。到1960年代初,大多数国家决定在地下进行测试,其中可以包含核辐射。

为了检测和监视这些测试,全球建造了几个地震阵列。地震阵列是一组以一种模式铺设的地震仪,使它们对地震和地下核试验都提高了敏感性。在这些是位于蒙大拿州的大光圈地震阵列或LASA。 LASA从1964年到1978年运作,到那时,地下核试验已经减少。

几十年后,Wang和Vidale在提供的数据LASA中发现了一些意外的模式。

数据中的一个惊喜

来自LASA的数据是独一无二的 – 地震收集的现代地震数据远不及匹配的LASA的敏感性。实际上,在拉萨(Lasa)运行的14年中,科学家能够衡量不仅仅是地震和核试验,而且能够获取有关地球中部发生的事情的数据。

地球的内核大约是冥王星的大小。它是一个大部分是铁和镍的坚固球。直接观察它是具有挑战性的,即使不是不可能的。为了了解地球的核心在做什么,科学家依靠地震波。这些改变了穿过地球的速度和方向。

来自核武器测试的地震数据比单独的地震数据更具说服力。 Vidale向Big Think解释说:“非常强大,非常快速的核爆炸非常适合在我们正在观看的特定波浪中寻找微小的差异。” “我们使用的一套LASA地震仪在1970年代被关闭,可能永远不会匹配。”

地震和核爆炸发出了各种波动类型。这些类型之一是P波。它们也称为主要波浪,它们的作用很像声波,压缩并扩展了其移动的材料。当P波到达地球的内核时,它们可以反向散射。Wang和Vidale能够测量来自苏联核试验的P波如何从内核反向散射。他们在1969年至1974年之间发生的事件测量了从核心的反向散射波的到达时间。波浪的预期到达时间根据核心旋转的速度和旋转方向而变化。数据表明,内核的旋转实际上确实发生了变化。不仅如此 – 旋转方向实际上颠倒了。

为了了解研究人员如何推断核心的旋转改变了方向,请想象一下使用回声定位发现鱼类的海豚。它发出了一系列声波,它们在其环境中弹跳。如果一条鱼向海豚移动,声波将比鱼更快地返回海豚。以类似的方式,如果核心向观察者旋转而不是远方,则在地球内行驶的P波更快。

内核可能是一天长度的关键

这一发现真是一个惊喜。 Vidale说:“我们希望看到相当稳定的轮换,可能会在数十年中缓慢变化,而不是运动的逆转。”以前,科学家认为地球的内核旋转速度比外壳稍快。

“振荡[我们看到]类似于摆,” Vidale解释说。 “它持续了一段时间,然后逆转,重复许多迭代的周期。内核有一个优选的位置,一个重力井,并且对该位置进行了振荡。”这种振荡的周期约为六年。它可以解释为什么在这个时期内一天的长度略有变化。

为了理解这种旋转的逆转,作者提出了一个简单的模型,其中包括地幔与核心之间的重力相互作用,以及核心符合地幔的地形以及内部核心与外部核心相遇的地形。如果内芯以与地幔和地壳不同的速度旋转,则两者之间会有角动量交换。称为“差异旋转角”对应于一天的长度变化。

尽管这不是唯一的解释,但研究人员建议方向的逆转确实有助于解释时间的变化。很可能对这个科学之谜的解释一直都在我们的鼻子下。

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