人類對地球自旋中的一些晃動負有責任,這是為什麼呢?
自1899年以來,地球的旋轉軸已經移動了大約10.5米。現在,研究量化了到這這個變化的原因,並發現三分之一是由於融冰和海平面上升,特別是在格陵蘭島的冰雪融化。
另外三分之一的搖晃是由於冰川退縮並減輕了負荷,陸地部分向上擴張導致的。最後一部分是地幔緩慢流失的原因,即地球的粘性中間層。
美國宇航局位於加利福尼亞州帕薩迪納的噴氣推進實驗室的地球系統科學家,新研究的首席研究員Surendra Adhikari說:“我們提供了證據,證明不止一個過程是改變地球軸線的關鍵因素。”
顫抖的地球
科學家早就知道,地球周圍的質量分佈決定了它的旋轉姿態,就像旋轉陀螺的形狀和重量分佈如何決定它的運動方式一樣。此外,地球的旋轉並不是完全均勻的,因為科學家們知道地球在夜空中的運動中有輕微的晃動已經被記錄了數千年。自20世紀90年代以來,基於空間的測量也證實了地球的旋轉軸每年漂移幾釐米,通常是在加拿大東北部的哈德遜灣。
研究人員知道,這種晃動的一部分是由冰川等靜壓調整引起的,這是自16000年前最後一次冰河時代結束以來的持續過程。隨著冰川的退縮,它們可以減輕下面的土壤的壓力。漸漸地,數千年來,土壤通過上升來應對這種緩解。(在古代冰蓋邊緣的某些地方,由於冰迫使它向上膨脹,土壤也可能會坍塌。)
三個因素導致地球自旋搖擺:格陵蘭冰損失(藍色虛線),冰川融化時反彈(橙黃色虛線),地幔層對流(紅色)
但是,在11月出版的“ 地球和行星科學快報”雜誌上發表的這項新研究中,Adhikari和他的同事們發現,冰川等靜壓調整隻能導致每年約3.5釐米的軸晃動。
為填補這一空白,研究小組建立了地球自旋物理學的計算機模型,提供了20世紀陸地冰和海水平衡變化的數據。研究人員還解釋了土地和水的其他變化,例如地下水枯竭和人工水庫的建設,這些都是人類對地球的侵蝕。
結果顯示,這些環境過程每年造成另外4.3釐米的晃動。研究人員發現,熔化格陵蘭冰蓋是一個特別重要的貢獻者。這是因為格陵蘭已經釋放了大量的水,這些水一度被封鎖在陸地上,海洋的質量被重新分配。山地冰川和其他地方的小冰蓋也導致了海平面上升。但它們並不那麼集中,它們對地球自轉的影響常常相互抵消。
地心因素
冰川和冰融化只佔到了三分之二,因此Adhikari和他的團隊研究了地球的內部。他說,地球的地幔不是靜止的,而是通過對流過程移動:靠近岩心的較熱材料上升,較冷的材料在垂直運動的循環中下沈。通過將對流包含在地球晃動的模型中,研究人員已經解釋了20世紀旋轉變化的最後三分之一因素。
研究者說說,這種晃動本身並不影響農業或氣候,對航行設備的任何小影響都很容易糾正。