为什么一天会稍有变化：地球内部核心和地幔的作用

• 一天的时间变化几毫秒
• 液态核心加速，地幔减速，反之亦然
• 内核的引力扭矩影响着地幔
• 引力与摩擦的平衡限制了昼夜长度的变化

对于大多数人来说，24小时的周期被视为不变的时间段，然而测量显示，地球日的长度在毫秒的数量级上变化。这些偏差通过高精度的天文和地球物理方法被记录下来，能够追踪行星自转速度的变化。

在过去的三十年里，科学家发现地球的液态外核以变化的速度旋转。由这一层的运动产生的磁场表明，核心在几十年内可能会加速，然后再减速。同时，在地幔中观察到相反的变化——这是一个厚约3000公里的巨大岩石层，包括地壳。

角动量交换

这种相互交换速度的现象可以用地球总角动量守恒定律来解释。当外核加速时，地幔会稍微减速，反之亦然。即使是微小的地幔速度变化也能使一天的持续时间改变几千分之一秒。

层间角动量传递的确切机制长期以来一直不为人知。在9月23日发表在期刊上的研究中， 自然阿尔伯塔大学的物理学家——研究生华丰张和教授马修·杜姆贝里——提出了一种基于引力扭矩的解释。

引力和磁性扭矩

科学家们展示了位于地球中心的固体内核旋转速度的微小变化会产生引力扭矩。由于内核并非完美球形，其运动与地幔中的质量不均匀性相互作用，导致地幔轻微加速或减速。

在核与地幔的边界上，存在所谓的核‑地幔边界扭矩。它是由摩擦和电磁阻力引起的，这些力对抗重力吸引并限制了昼夜长度变化的幅度。

根据研究人员的结论，观察到的昼夜长度波动源于这两种力量之间的平衡：重力扭矩和核‑地幔边界的阻力。当其中一种力量增强时，另一种力量会抵消其影响，从而维持行星的整体角动量。

除了对这一早已知现象的解释外，研究结果还提供了对地球最深层次动态的认识。作者指出，内核在十年尺度上呈现出“粘弹性”变形，这表明行星内核的行为比之前认为的更为灵活和活跃。

这些发现为研究地球的地球动力学开辟了新的机会，帮助澄清地球自转模型，并可能对依赖精确时间的高精度导航系统产生实际影响。

来源：ScienceDaily