网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

是什么在改变一天的长度?

0
分享至



你或许以为,一天的长度从来不会改变——永远恰好是24小时。但如果以毫秒为尺度来衡量,就会发现事实并非如此。地球的自转速度会发生细微变化,使一天的长度随之缩短或延长。

几十年来,科学家已经知道,地球液态外核的旋转状态会在数十年间发生变化,并可以通过地球磁场的变化加以追踪。与此同时,包围地核的固态地幔也会相应改变旋转速度:当一方获得角动量,另一方就会相应失去角动量,从而使地球整体的角动量守恒。这种旋转速度的变化,会随着时间推移使一天的长度缩短或延长几毫秒。

然而,一个关键问题始终没有得到解决:地核与地幔之间究竟通过什么机制交换角动量? 此前,科学家提出了多种可能的机制,但究竟哪一种主导着数十年尺度的变化,一直没有明确答案。

如今,在一项新发表于《自然》的研究中,研究团队将两类独立的信息结合起来——利用地震学观测重建固态内核的旋转,同时根据地球磁场的变化推断液态外核的流动——进而重建地球深处不同力矩随时间的变化。结果表明,跨越数十年的日长变化,主要由内核与地幔之间的引力力矩驱动。

三种力矩

地核与地幔之间究竟有哪些作用,能够传递足以改变日长的角动量?为回答这个问题,研究人员考察了三种候选机制:地形力矩、电磁力矩和引力力矩。

第一种作用发生在核幔边界。地幔最内侧的表面并不光滑,而是存在粗糙和不规则的起伏。因此,当液态外核在其表面流动时,会对它施加拖曳作用,由此产生一种被称为地形力矩的效应。

第二,地核内部熔融金属的流动会在具有导电性的最下部地幔中产生电流,进而产生电磁力,影响地幔的旋转。

第三种机制是内核与地幔之间的引力力矩。内核并非完美的球体,而是呈椭球形,而地幔内部的质量分布也不均匀。当液态外核中的电磁力和压力使内核相对于地幔转离平衡取向时,两者之间便会产生一种试图使它们重新对齐的引力恢复力矩。

寻找主导力矩

要比较这三种力矩,研究人员需要分别重建它们随时间如何变化。

为了估算发生在核幔边界的地形力矩和电磁力矩随时间的变化,研究人员使用了描述地球磁场演化和外核顶部流动的模型,重点研究了1964年至2019年这一时期的数据。

探索引力力矩则需要另一类线索。内核内部存在细微的空间差异,这意味着当地震波沿不同路径穿过时,传播速度也会不同。通过比较不同时期的地震学观测,就可以追踪内核的角位移如何随时间变化。研究人员采用此前发表的地震学结果,再结合引力耦合模型,重建了内核对地幔施加的引力力矩。

研究人员发现,在跨越数十年的时间尺度上,只有固态内核与地幔之间的引力力矩,其作用方向与实际观测到的地球自转速率变化相符——无论单独考虑这种引力力矩,还是同时考虑地形力矩和电磁力矩,都是如此。相比之下,电磁力矩和地形力矩所造成的日长变化方向与实际观测结果相反。

这表明,在数十年的时间尺度上,地球日长的变化主要由内核与地幔之间的引力力矩驱动,而作用于核幔边界的电磁力矩和地形力矩则主要起抵抗作用。

进一步探索

这项研究的意义并不止于解释一天为什么会发生几毫秒的变化。由于不同力矩的大小和作用方式取决于地球深处物质的结构与性质,研究人员也可以反过来利用地球自转的变化,约束那些几乎无法直接观测的地球最深部区域。

不过,这幅图景仍远未完整。要最终解释不同时间尺度上的日长变化,研究人员希望建立一个统一模型:使用同一组参数,就能够再现跨越广泛时间尺度的地球自转变化。这还需要更精确的内核旋转观测、更完善的地磁场和外核流动模型,以及对地球最深处物质性质更准确的认识。

虽然很可能还存在其他尚未明确的影响因素,但这一解释揭示了导致地球日长变化的一个重要机制,为这个长期悬而未决的问题提供解释。

#参考来源:

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10999-2

https://www.nature.com/articles/d41586-026-02773-1

https://www.wired.com/story/gravitational-struggle-deep-in-earth-is-changing-length-of-days/

#图片来源:

封面及首图:Wikipedia Commons

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
拿筷子姿势恶心死了!一段贫民窟小公主吃饭视频,给网友看力竭了

拿筷子姿势恶心死了!一段贫民窟小公主吃饭视频,给网友看力竭了

世界圈
2026-09-28 15:04:12
梅根彻底“暴怒”!公开警告威廉凯特:别插手我们的事

梅根彻底“暴怒”!公开警告威廉凯特:别插手我们的事

小武侃风云
2026-09-29 15:21:08
2026款起亚K5:内饰质感越级,但缺少混动是短板

2026款起亚K5:内饰质感越级,但缺少混动是短板

报错免疫体
2026-09-30 00:10:30
血管科专家:最养心脏的5种食物,天天吃,让心脏越来越有力

血管科专家:最养心脏的5种食物,天天吃,让心脏越来越有力

路医生健康科普
2026-09-29 18:10:03
又一地产大佬被限高,曾是“深圳富豪团”带头大哥

又一地产大佬被限高,曾是“深圳富豪团”带头大哥

评论员岳连
2026-09-29 19:05:41
威少澳门度假,吃路边摊,逛服装店,退役享受生活,十分接地气

威少澳门度假,吃路边摊,逛服装店,退役享受生活,十分接地气

大西体育
2026-09-29 15:31:59
RMC:梅罗生涯暮年境遇各不相同,两人性格决定最终选择

RMC:梅罗生涯暮年境遇各不相同,两人性格决定最终选择

懂球帝
2026-09-30 00:42:07
上千辆导弹发射车频繁机动,数百个弹道导弹发射井全部启封,谁敢动?

上千辆导弹发射车频繁机动,数百个弹道导弹发射井全部启封,谁敢动?

聚峰军评
2026-09-29 11:40:09
原来很多父母从来不教生活常识!网友:什么都是自己慢慢摸索!

原来很多父母从来不教生活常识!网友:什么都是自己慢慢摸索!

另子维爱读史
2026-09-29 21:06:47
6号线开通,让南京地铁站里藏进一片地下枫林

6号线开通,让南京地铁站里藏进一片地下枫林

现代快报
2026-09-29 14:44:58
抗战中最特殊的战役:我军唯一一次拥有装备优势,用钢铁洪流碾压日军

抗战中最特殊的战役:我军唯一一次拥有装备优势,用钢铁洪流碾压日军

郁郁乎文
2026-09-29 20:54:39
《给阿嬷的情书》淑柔也进圈了,王晓慧被曝签约大厂,和马伊琍、王彦桐成同事

《给阿嬷的情书》淑柔也进圈了,王晓慧被曝签约大厂,和马伊琍、王彦桐成同事

娱君坠星河
2026-09-29 11:36:02
知名大学原党委书记,被“双开”

知名大学原党委书记,被“双开”

双一流高校
2026-09-29 01:08:36
阿斯:皮克因通道不当行为被停赛6场、禁赛2个月

阿斯:皮克因通道不当行为被停赛6场、禁赛2个月

懂球帝
2026-09-29 09:33:03
黄晟豪:我最大愿望就是早点挣钱,给家人换一套大一点的房子

黄晟豪:我最大愿望就是早点挣钱,给家人换一套大一点的房子

体育全天候
2026-09-29 17:31:18
通透!西班牙记者彻底看穿C罗内心:不惜一切代价,也要凑够千球

通透!西班牙记者彻底看穿C罗内心:不惜一切代价,也要凑够千球

安逸安逸
2026-09-29 13:52:57
一对情侣亲密时,男的不愿带小雨伞,女的也没强迫男的穿

一对情侣亲密时,男的不愿带小雨伞,女的也没强迫男的穿

趣味萌宠的日常
2026-08-24 06:38:53
已售超70万份,鲍师傅60厘米超长蛋挞被吐槽“全是皮没蛋液”,客服:将优化产品

已售超70万份,鲍师傅60厘米超长蛋挞被吐槽“全是皮没蛋液”,客服:将优化产品

齐鲁壹点
2026-09-29 07:05:12
房价大局已定?要是不出意外,2027年起房地产可能迎来3大变化

房价大局已定?要是不出意外,2027年起房地产可能迎来3大变化

无情有思ss
2026-09-29 09:01:49
朱亚文凭《太平年》获金鹰奖最佳男配角!喜提首座主流奖项

朱亚文凭《太平年》获金鹰奖最佳男配角!喜提首座主流奖项

小椰的奶奶
2026-09-29 23:46:04
2026-09-30 01:00:49
原理
原理
科学,照亮黑暗的蜡烛。
3100文章数 58759关注度
往期回顾 全部

头条要闻

老人在景观桥上被虎头蜂蜇伤离世 家属:无人愿意担责

头条要闻

老人在景观桥上被虎头蜂蜇伤离世 家属:无人愿意担责

体育要闻

石雨豪:亚运金牌与背后的十年

娱乐要闻

赌王四房婚礼,何超琼带三房成员现身

财经要闻

央行调整完善若干货币政策工具

科技要闻

82亿美元收购!李飞飞将与苏姿丰并肩做AI

汽车要闻

搭华为乾崑ADS 5/设计风格换新 2027款纵横G700售30.49万起

态度原创

亲子
艺术
游戏
本地
公开课

亲子要闻

“带娃上班”出圈背后,职场育儿路在何方?

艺术要闻

962.7万!吴冠中画的“新居”,原来是房东家!

《魔兽:无限》评级已出!要登陆多个主机平台?

本地新闻

中秋逛白塔寺,体验国医妙荟雅集

公开课

李玫瑾:为什么性格比能力更重要?

无障碍浏览 进入关怀版