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新研究解開懸宕300多年的難題:地核到底朝那個方向自轉?

2013/10/28 | | 標籤:

130916162005-large透過地震震波的研究,科學家已知位在地球中心的地核其實分成兩部分,內核(inner core)主要由固態鐵組成,外核(outer core)則主要由熔融的液態鐵組成。英國里茲大學(University of Leeds)科學家Philip Livermore等人解決了一個懸宕300年之久的難題:地球的地核到底朝那個方向自轉?有趣的是:內核與外核的自轉方向和速度皆不相同:內核向東自轉,且處在超自轉(superrotate)狀態,亦即其自轉速度比地球其餘部分還快很多;而外核則向西自轉,且自轉速度相當緩慢。

著名的天文學家愛德蒙‧哈雷(Edmund Halley)在1612年時發現地磁場(geomagnetic field)有著逐漸向西漂移的運動。這是科學家們首度將內核的自轉方式與外核的行為作用等,和地磁場聯繫在一起。Livermore等人的這項發現,可協助科學家們詮釋地核的動力學行為,以及地磁場的來源。

在過去幾十年間,地震學家利用地震儀測量穿越地核的地震震波,測量到地核相對於地表有著向東自轉的運動,換言之,地核向東自轉的速度,比地表向東自轉的速度還快,因而稱為「超自轉」。Livermore等人利用Monte Rosa超級電腦模擬地球內部的運動,希望可將模擬得出之地球內部運動的精確度提高100倍以上。

Livermore表示:其實這種內外核自轉運動和地磁場的相關性很簡單,地磁場所產生的電磁力推動內核向東運動,使得內核的自轉速度比地球其餘部分還快;但同樣是地磁場,推動液態外核的方向卻與內核相反,使得外核反而朝西自轉。

固態鐵組成的內核,大小與月球相當。而包覆著內核的外核中是由液態鐵合金組成,地球的地磁場則是由液態鐵合金的對流運動而產生。地球內部的磁場在數十年時間尺度內會緩慢改變,這意味著推動內核和外核的電磁力也會隨時間而改變。這或許可以解釋Tkal?i?等人於50年前曾發表過的內核向東自轉運動有變動的現象。

之前曾有另一項根據數百到數千年前製作的加工品或岩石所做的考古學研究,指出地磁場漂移的方向並不是始終朝西運動,在過去3000年間,曾有某些時期其實是向東漂移;由此可推論,地球內核的自轉運動在這些特殊時期時,是向西自轉的。這代表:地球內部其實沒想像中那麼乖順、始終如一呢!

資料來源:What Direction Does Earth’s Center Spin? New Insights Solve 300-Year-Old Problem[2013.09.16]

轉載自網路天文館

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臺北天文館

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