“表里不一”的地球: 内核自转速率竟快于地表

  是什么导致了地球内核的差速旋转?专家指出,在外部力矩作用下,地球内核会相对于地幔转动,使得内核自转与地球的自转速率不一样。这个外力可能来自地球磁场与内核的耦合及地幔与内核的重力耦合。

  近日,美国南加州大学的研究团队重新分析了1969年和1971年2次地下核试验后近6年的地震波数据,发现地球内核自转速率在1969—1971年比地球整体慢了0.1度,而在1971—1974年又比地球快了0.29度。这标志着科学家首次通过地震学观测,验证了地球内核6年周期往复振荡的理论。

  为何地球内核与地球的旋转速度会不一致?宇宙中其他天体也存在这种现象吗?科学家又是如何“透视”天体内部情况的?

  地球内核被称为“星球内的星球”

  很多人认为,地球应是一个整体,内核的旋转速度和方向应该和地球保持一致。可是事实却非如此。“地球从诞生伊始发生了多种动力学过程,如星子汇集聚合、沉积分异、岩浆海和地壳冷却等,这使得地球整体由外向内出现了地壳、地幔、液体外核、固体内核等类似洋葱或煮熟鸡蛋那样的分层结构。”中国科学院国家天文台研究员平劲松表示。

  地球物理学家、北京大学讲席教授宋晓东对科技日报记者表示,地球作为一个天体,是整体自转的;但是根据以往的观测,地球内核自转与地球自转在速率上稍微有点差别,这就是内核的“差速旋转”。因此,地球内核也被称为“星球内的星球”。最新数据显示,地球与地球内核的转动速率每年相差大约0.1度,不过这个速率很可能随时间而变化。

  是什么导致了地球内核的差速旋转?宋晓东指出,在外部力矩作用下,地球内核会相对于地幔转动,使得内核自转与地球的自转速率不一样。这个外力可能来自地球磁场与内核的耦合及地幔与内核的重力耦合。理论上,内核自转既可以比地球自转快,也可能稍慢。

  记者了解到,目前地核研究的主流理论模型认为,地球内核的转速是恒定的,地球自转存在一个约6年(5.9年)的周期震荡。在解释6年周期震荡机理方面,科学家给出了包括地球内部地磁异常、核幔耦合振荡、地球内核震荡等多种推测。

  不过,在本世纪初,平劲松所在的研究地球自转固体潮汐的团队使用长期固体潮汐监测数据发现了11.5—12年的地球内核振荡周期,这个周期与木星的轨道周期一致。“地球自转5.9年的周期变化,正是木星公转周期的一半。”平劲松认为,正是木星协同太阳合相作用在地球壳、幔上力矩大小的周期变化,引起了地球内核自转速率的变化。

  “地球内核的自转速度或许会稍快于地幔,但是速率会一直保持恒定。而地壳和地幔的自转因受到内部和外部的力矩、荷载等因素影响,转速会出现时快时慢或相对方向变化的现象。”平劲松说,多重因素作用下,导致地球自转变化不可简单预测、预报。

  平劲松指出,除了地球之外,内部结构与地球类似的伴星如月球,以及金星、火星和气体行星的卫星、矮行星等,其自转也会发生时快时慢或方向变化的现象。

  其中,人类已利用地月激光测距技术对月球自转周期的变化持续观测了约50年;近几年,火星的自转变化也被“洞察”号上的星地微波链路所证实。

  法国图卢兹天体物理和行星研究所博士后李刚补充道,恒星内部圈层间也存在自转速度的差别,被称作“较差自转”。天文学家发现,小到白矮星、中子星等,大到星团和星系都存在较差自转。以太阳为例,在深度为0.7个太阳半径处,有一个厚度为0.04个太阳半径、被称作“差旋层”的区域,以这里为界线,太阳的自转情况发生了急剧变化:在差旋层以里,太阳的较差自转不是很明显;而在差旋层以外,太阳在不同深度和不同纬度都呈现出非常明显的较差自转。

  天体“气质”与其内核密切相关

  所有行星内核都存在差速旋转机制吗?平劲松介绍,行星的内核主要有3种类型,分别为固体核、液体核以及液体外核与固体内核的组合体。地球的内核归属于第三类,既包括一个巨大的液体外核,又含有一个富含铁镍的固体内核。

  固体核与液体核的行星“气质”各不相同。平劲松指出,固体核的行星,其核心的转动与行星整体保持同步。而液体外核,液体或半液体核幔边界的行星,其固体内核或固体核的转动可以与幔不同步。

  一个拥有液体内核的行星,极大可能是处于行星形成的早期阶段,其自身的转动有点像一个旋转着的生鸡蛋,转速较快且方向和转速都不稳定;随着能量耗散衰减、分层固化,自转速度逐步减慢和稳定。

  那么,恒星的内核又是什么样子的?李刚表示,恒星通常有一个正在核反应燃烧的内核。不过,不同年龄的恒星内核差别也很大。他举例道,太阳这类正值壮年的恒星,有着燃烧氢元素的内核;而年老的恒星,有的内核可能已停止燃烧,但存在一层围绕内核燃烧的包层;有的可能内核被再次点燃,继续燃烧氦元素或者更重的元素;还有的可能最终走向死亡,只留下一个燃烧殆尽、慢慢冷却的内核。

  “恒星内核的性质直接决定了恒星的外貌。”李刚解释说,相比于太阳,年老的恒星大多温度低但明亮;而已经死亡的恒星,如白矮星和中子星则显得暗淡但温度高。

  借助震动波透视天体内核

  科学家是如何透过天体表面,探测天体内核旋转方向的?

  宋晓东告诉记者,一直以来,科学家通过地震波来探测地球内核的多种物理特性。他解释道,地球发生地震之后会产生地震波,地震波会向地球深部传播,研究地震波的传播速度等性质,可以了解地球深部的结构分层及运动状况。

  宋晓东及其团队于1996年首次观测到了地震波通过地球内核时的时间和速度产生了变化,从而推测出地球内核是相对于地幔发生旋转的。不过,地球内核的旋转速率目前仍有不确定性,因为旋转速率本身也很可能在变化。

  平劲松指出,利用地震波探测天体内部的方法十分普遍,19世纪科学家就用它对地球分层结构进行了探测;20世纪70年代美国月球探测任务用地震波探测月球的内部分层构造;近年来,欧洲火星探测任务将其用于探测火星的内部构造。

  对于恒星,天文学家更难以直接观测到恒星内部的结构,于是他们借助“星震学”来探测恒星内部。

  李刚表示,星震学与地震学很类似,都是通过研究天体内部的震动波来推断天体的内部结构,有点像日常生活中我们通过“拍西瓜”来判断瓜熟不熟。但是星震与地震的不同之处在于,星震是持续不断的震动,而地震只是偶然发生。恒星的震动波会局部压缩气体,从而造成恒星温度和亮度的变化。基于这一特性,天文学家通过长时间监测恒星亮度的变化来观测恒星的震动,并测量震动的频率。

  恒星震动的频率会因其内部不同物理过程的扰动而有所变化。“打个比方说,熟西瓜和生西瓜用手拍一拍,听到的声音也不相同。”李刚说,天文学家通过高精度的频率测量和细致的物理模型推演,来计算恒星内部旋转速率、元素分布等不同物理特性。

  比如对恒星年老后形成的红巨星,天文学家通过分析一些红巨星的震动信号发现,红巨星有着非常强烈的较差自转现象,其内核自转速率一般比表面快数十倍。

  来源:科技日报

俄罗斯联邦政府高级公务员的年度财产申报公示在今年四月时又来到了新的一期,来看看这些官员选择私人交通工具时的喜好或品位吧。

俄罗斯联邦工业和贸易部部长丹尼斯·曼图罗夫是这届政府部长级官员在去年收入最高的一位(图1,2021年申报收入为7.046亿卢布),他申报的两辆私家车分别是特斯拉Model X 100D和拉达Vesta。具有讽刺意味的是,作为俄罗斯全新豪华汽车品牌Aurus的直管官员,曼图罗夫曾不止一次在公开场合表示,希望能尽快为自己添置一辆Aurus。但碍于复杂的商业和政治关系,Aurus的生产工作一直都处在半搁置的状态。而且根据俄罗斯媒体最近的调查显示,现有投入使用的Aurus车型在可靠性方面的表现很不乐观,比如由KATE这家俄罗斯企业研发、设计并生产的9速自动变速器就经常出故障。

俄罗斯联邦财政部部长安东·西卢安诺夫(图2,2021年申报收入3720万卢布)关于私家车的申报很有意思,因为其名下有两辆在俄罗斯算是有一定历史价值的经典车,它们分别是拉达21011和GAZ-69。日常使用,这位俄罗斯的财长还申报了一辆BMW X6。看现在俄罗斯的情况,估计这位财长大人也没工夫在周末溜溜自己的两辆经典车了。

俄罗斯联邦劳动和社会保障部部长安东·科佳科夫(图3,2021年申报收入2180万卢布)自己名下没有申报私家车,但他的妻子申报了一辆梅赛德斯-奔驰CLS 350,外加一辆拉达2102,也就是拉达2101的旅行版。看来俄罗斯的这些高级公务员都挺喜欢苏联时期那些国产车的。

俄罗斯联邦交通运输部部长维塔利·萨韦利耶夫(图4,2021年申报收入1.309亿卢布)虽然不是部长中收入最高的,但他申报的私家车听上去却是最为显眼和豪华的——宾利欧陆GT,以及一辆BMW X5。他的妻子名下也有相当给力的车,比如一辆梅赛德斯-AMG S 63和一辆GLE。

俄罗斯联邦远东和北极发展部部长阿列克谢·切昆科夫(这个政府机构听着还挺有意思的!)的座驾是一辆保时捷Macan,听上去还算合理。而有点意思的是,俄罗斯联邦自然资源和环境保护部的部长亚历山大·克兹洛夫(图5左侧)申报的私人座驾,居然是一辆特别不符合他这个职位形象的道奇Challenger!相比之下,俄罗斯联邦能源部部长尼古拉·舒尔吉诺夫(图5右侧,2021年申报收入1.246亿卢布)申报的道奇Ram 1500皮卡看上去就合适多了!

至于收入不高,但地位颇为重要的俄罗斯联邦内务部部长弗拉基米尔·科洛科利采夫(图6左侧,2021年申报收入2110万卢布),他申报的私家车是一辆雷克萨斯GX。申报的私家车辆和丰田陆巡家族沾边的,还有俄罗斯联邦体育部和农业部的两位部长(体育部部长的申报收入居然只是农业部部长申报收入的五分之一!),但他们申报的陆巡是哪一款,文件没有注明。在这些申报了私家车辆的高级官员中,当属俄罗斯联邦经济发展部部长马克西姆·列舍特尼科夫(图6右侧,2021年申报收入2290万卢布)的私家车看上去最为寒酸,那是一辆起亚Cerato,也就是我们过去曾熟悉的赛拉图或者前几年的K3。当然,要是最新款的车型,其实也挺不错的。

在这些高级公务员,甚至是他们的领导者中,也还有几位在2021年度名下未拥有自己的私家汽车,他们是俄罗斯联邦第一副总理安德烈·别洛乌索夫(2021年申报收入2970万卢布)、负责社会福利的副总理塔季扬娜·戈利科娃(2021年申报收入2400万卢布)、负责基建和区域发展的副总理马拉特·胡斯努尔林(2021年申报收入2500万卢布),以及俄罗斯联邦教育部部长谢尔盖·克拉夫佐夫(2021年申报收入960万卢布,这收入相比之前的各位真是…)、俄罗斯联邦文化部部长奥尔加·柳比莫娃(2021年申报收入1390万卢布)、俄罗斯联邦通信和大众传媒部部长马克苏特·沙达耶夫(2021年申报收入2130万卢布)。除此之外,还有一个特殊的部长要单独来说,那就是俄罗斯联邦住房和公共事业部部长费左林(2021年申报收入1630万卢布)。这位部长申报了属于自己的两辆摩托车,分别是雅马哈和BMW,具体型号不详。除此之外,他还申报了一架轻型运动飞机。

说到最重头的俄罗斯联邦总理米哈伊尔·米舒斯京(图7,2021年申报收入1830万卢布)了,他多年以来一直申报的是一辆福特Kuga,也就是我们所熟悉的福特翼虎。对了,刚提到的俄罗斯联邦第一副总理安德烈·别洛乌索夫虽然自己名下没有私家车辆,但他的妻子去年申报的奥迪A4在今年变成了一辆路虎揽胜。

虽然这是一份非常简单的小总结,但有没有发现我还是遗漏掉了一个当下全世界都十分关注的俄罗斯联邦的部长级高级官员?俄罗斯联邦国防部部长谢尔盖·绍伊古(图8,2021年申报收入1660万卢布)在今年没有申报任何私家车辆,他的妻子也没有相关申报。我估计,这位部长的相关信息,还是有一定保密的需求吧。

P.S.
文中所有俄罗斯官员的图片均来自维基百科,车辆均为官图,仅做示意用,不代表就是他们所拥有的那辆。另外,2022年6月30日1元人民币兑换7.8176卢布,仅供参考。

这个男生才十六七岁,自出生,左边耳朵就消失了。可以辨认耳廓,但耳廓软骨发育不足。

他说上学那会儿总是被同学玩嘲笑。为了融入班集体,他装作大大咧咧不在于别人的嘲笑的样子,但其实他内心是十分在意别人的看法的。

他不想再因为小耳畸形被别人指指点点,所以想做耳再造手术。手术方法是直埋法,花了一年时间,拥有了新的对称的耳朵,他说感觉自己也是一个健全的人了。

#小耳畸形# #小耳再造# #耳再造#


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