10年尺度的日长变化的一种机制

固态地球内核与地幔之间强烈的重力耦合作用提供了液态地球外核和地幔之间角动量交换的一种方式。本文提出的机制涉及液态地球外核的振荡,由于液态地球外核具有很高的电导率,这种振荡可将巨大的电磁扭转力矩施加于固态地球内核之上。固态地球内核并不能自由地对这个扭转力矩做出反应,因为重力迫使地球内核与地幔之间保持一定的相对位形。对这种相对位形的微小偏离引起重力扭矩,从而使角动量由内核传递到地幔。对这一祸合系统的简正振型的计算结果解释了观测得到的周期为数十年的地幔的运动。能量的电阻消耗所导致的振荡阻尼给出品质因子Q值约为20。基于近年来地磁发电机理论的计算结果,提出了维持这种振荡的一种激发机制。     

地球深部研究联合会简介

地球深部研究联合会(SEDI)是一个致力于研究地球深部的国际科学组织。SEDI 的宗旨是,增进对地球深部的过去演变,当前地热、动力和化学等状态以及这些状态如何影响地球表面构造和观测过程的了解。地球深部通常是指地核和下地幔,但也可能涉及地表,例如,在地幔热柱的研究方面。SEDI 的科研课题和攻关难点包括地磁动力和长期变化、古地磁和地球深部的演变、地核成分,构造和动力学、发电机能量学和内核构造、地核的冷却和核-幔边界区、核-幔边界形状、耦合和地球的自转、下地幔的构造、对流和热柱等。自1987年以来,SEDI 一直是国际大地测量与地球物理联合会(IUGG)的一个内部委员会。因此它跨 IUGG 的一些协会的传统学     

地磁长期变化与全地幔对流过程可能的联系

地球内部磁场的变化时间从数月到数十亿年不等。地磁场是由液态外地核对流产生的,从而受到从地核到地幔底部热流的影响。地磁场的变化在很大程度上被认为是随机的,但是它的长期变化可能与地幔对流过程中的热流变化有关。在过去的500Ma中,古地磁行为与地表过程的联系在始于约180Ma前的中生代中晚期尤为显著。地球发电机模拟表明,侏罗纪中期到白垩纪中期之间发生了磁极快速反转时期到持久稳定时期的转变,这或许是球对称的或者赤道方向的核幔边界热流的减少所触发的。该热流的减少可能与核幔边界处地幔柱顶冠活动的减弱有关,或者与真极移有关,亦或与二者同时有关。     

核幔边界的山崩

核幔边界地形结构以山崩、滑塌或浊流方式的部分崩塌，可导致外核和下地幔温度的突然变化。尽管这些塌陷现象是一种假想，然而调查这种潜在的结果是令人感兴趣的。这些事件所产生的下降流可破坏地核对流并触发地磁偏移和倒转。由内核冻结产生的漂浮沉积物被假想可重建山崩结构。大山崩可触发地幔热柱。来自地球外的倾斜撞击给核幔边界以高剪切力，并能同时触发一次或多次山崩，从而观察到陨石坑、玻璃陨石与磁场倒转之间的巧合。触发的山崩可以解释最大著名火山区(翁通爪哇高原)的形成和始于35Ma白垩纪的地磁静止期之间的巧合以及所报道的大型溢流玄武岩和生物灭绝之间的巧合。     

Nature Geoscience:地球内核中的铁质并非坚若磐石

5月12日,Nature Geoscience发表了题为"Strength of iron at core pressures and evidence for a weak Earth's inner core"的文章,指出地球内核中的铁的硬度仅为之前认为的40％. 以往的研究表明地震波到达内核的各个方向的时间并非一致,也就是说内核本身并不均匀.随着时间推移和承受着巨大压力,内核已经是由熔融的铁原子组成,并成纵向平行排列.内核铁原子变形排列的强度和速度可以影响早期地球的演化和地磁场的发展.但研究人员表示,内核的这种变化在一定程度上影响地磁场,但是至于其如何影响及影响的程度,目前还不得而知.研究人员利用钻石铁砧单元的独特实验装置挤压铁,使铁所受压力达300万个大气压,从而再造了地球内核的条件.实验得出,地球内核中的铁的硬度仅为之前认为的40％.在这种极端压力下铁的塑性是如此弱让人非常吃惊,研究人员表示这种强度的测量可以帮助理解在长时间尺度下地核的变形,从而影响我们对于地球和行星演化的传统思考方式.因此该发现对地球以及地核的演化理论具有重大意义.     

地球的差异旋转

对于具有流体对流层的旋转星球 ,由于星球自转对对流的影响 ,必然会在星球对流层内部不同部分间以及星球的不同圈层间产生差异旋转 (differentialrotation) .所谓差异旋转是指旋转角速度随着深度 (星球不同圈层的旋转角速度不同 )以及纬度 (同一圈层内部不同部分间的角速度不同 )具有差异的现象 .地球是一个多圈层的旋转系统 ,主要由大气圈、水圈、岩石圈、地幔、外核以及内核组成 .大气圈和水圈具有明显的流体性质 ,并且在漫长的地质年代中 ,地幔、岩石圈和地幔之间的软流层以及外核均具有流体性质 ,而且在大气压力、热、重力和电磁力等的作用下发生了对流 .这些对流运动一旦受到地球自转的影响 ,就必然会致使地球各圈层间以及对流层内部不同部分间产生差异旋转 .几个重要现象 :基本地磁场的长期西漂、岩石圈的长期西漂、地球自转速率变化 (周日长度波动 )和固体内核各向异性对称轴的移动表明在固体地球内部各圈层—岩石圈、地幔、外核和内核间存在差异旋转 .来自地震学上的数据证明了固体内核与地幔之间存在较明显的差异旋转 ,速率可达 1.1°～ 3.0°/a.这跟其它数据如自由振荡数据以及地磁场长期西漂数据获得的结果具有很大的差异 .导致固体地球内核相对于地幔差异旋转的主要宏观机制为电磁力矩、引     

地球科学:深部的铸造厂

教科书将地球描述为洋葱式的层状结构,中心有个固态的铁球.中心的部分称为内核,被认为是由外围的液态外核逐步冷却、固化形成的[1].在本期的第361页,格宾斯(Gubbins)和同事们[2]完全改变常规,认为内核表面有很大一部分正在熔化.     

地震各向异性与全球板块运动相关性的统计分析

地震各向异性能够深刻反映地球内部的动力学机制,将其与板块运动结合起来,研究包括地幔对流甚至地核发电机模式等在内的一系列地球内部动力过程,正逐渐成为地震学与地球动力学研究领域中的热点问题.     

地核的动力作用

在重力分异过程中，地球的质量在向地心集中的同时，其自转动能也向地核集中，从而产生地核、地幔和岩石圈三者的差异旋转运动，因重力位能降低而释放的大量能量，并未完全变为热能，其中有一部分变为地核的自转动能，这部分能量的存在和释放，为地磁效应，液核对流和热幔柱形成提供能源和动力。     

液核自由运动的变分方法

从流体静力平衡地球的弹性-引力运动动量方程出发,以角动 量方程控制弹性地幔、液态外核和弹性内核之间的相对转动,在球对称近似下考虑了地幔和 内核对液核边界扰动的形变响应,并以此作为液核边界运动的约束条件．根据地球简正模对 称性的一般特征,建立了自转、非黏性、椭球分层流体外核自由振荡运动的变分原理并给出 了相应的泛函．