Исследователи из Китая подтвердили существование примерно 8,5-летнего колебания внутреннего ядра (ICW) как в движении полюсов, так и в вариациях длины дня, обнаружив статический наклон около 0,17 градусов между внутренним ядром Земли и мантией, что бросает вызов традиционным предположениям. и предоставление информации о внутренней динамике Земли и распределении плотности. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications. Внутреннее ядро Земли представляет собой твердую плотную сферу, состоящую в основном из железа и никеля. Расположенная под жидким внешним ядром, она имеет радиус около 1200 километров (746 миль). Этот регион играет решающую роль в геофизических процессах Земли, влияя на магнитное поле планеты и внося свой вклад в общую динамику недр Земли. Понимание свойств и поведения внутреннего ядра необходимо для разгадки тайн, связанных со структурой Земли, сейсмической активностью и магнитным полем. ICW относится к колебательному движению внутреннего ядра Земли вокруг ее оси вращения. Это явление характеризуется периодическими колебаниями оси фигуры внутреннего ядра.
Новое исследование подтвердило, что ICW Земли имеет периодическое движение с циклом продолжительностью около 8,5 лет. Это колебательное движение наблюдалось при измерениях полярного движения, периодического движения оси вращения Земли и изменений длины дня (Лямбда-LOD), а также изменений скорости вращения Земли. Профессор Хао Дин, соавтор этого исследования и декан факультета геофизики Уханьского университета, был вдохновлен нетрадиционными структурами плотности, обнаруженными в свободных колебаниях Земли. Он рассказал Phys.org: «Мы с моим тогдашним аспирантом доктором Ячонг Ан обнаружили 8,5-летний сигнал в PM и Лямбда-LOD, что побудило нас провести настоящее исследование». Земля имеет четыре слоя — кору, мантию, внешнее ядро и внутреннее ядро. Традиционно наше понимание вращения Земли основывалось на предположении о равномерном распределении плотности в мантии и ядре в радиальном направлении (расширяющемся от центра наружу). Это предположение приводит к убеждению, что ось вращения ядра Земли совпадает с осью вращения мантии. «Однако результаты свободных колебаний Земли (естественных колебаний Земли в целом) указывают на то, что плотностные структуры недр Земли весьма неоднородны, поэтому это предположение не должно быть реалистичным», — объяснил доктор Дин.
Когда профессор Дин проанализировал ПМ Земли в 2018 году, появился сигнал с периодом примерно 8,5 лет, предполагающий ICW. Это неожиданное открытие, позже подтвержденное аналогичным сигналом Лямбда-LOD вращения Земли, привело к смене парадигмы. Основываясь на этих открытиях, исследователи тщательно проанализировали PM и Лямбда-LOD вращения Земли и определили примерно 8,5-летний сигнал в PM как проявление ICW. К такому выводу можно прийти после исключения трех внешних источников возбуждения — атмосферного, океанического и гидрологического. Интересно, что сигнал за 8,5 лет не ограничивается только ТЧ; он также постоянно присутствует в периодическом движении оси вращения Земли, или Лямбда-LOD. Это одновременное присутствие убедительно свидетельствует о глубокой связи между ICW и динамикой вращения. Чтобы объяснить 8,5-летний сигнал, обнаруженный в PM и Лямбда-LOD, исследователи исследовали амплитуды ICW в обоих случаях. Это привело их к выводу, что между осью вращения внутреннего ядра и мантией существует статический угол наклона 0,17 градуса.
«Это предполагает потенциальный дифференциальный угол вращения внутреннего ядра на восток менее 1 градуса и несовпадение осей симметрии нижней мантии/пограничного слоя ядро-мантия с верхней мантией». «Эти отклонения создают ценные ограничения для трехмерной модели плотности мантии и ставят под сомнение предположения о сжатии ядра ликвидности, подчеркивая потенциальные отклонения от идеально сферической формы, рассчитанные с использованием традиционных теорий», — объяснил доктор Дин. Более того, периодичность ICW примерно в 8,5 лет раскрывает еще один уровень сложности Земли. Периодическое движение предполагает скачок плотности около 0,52 г/см3 на внутренней границе ядра. Проще говоря, это означает заметное изменение плотности на границе между внутренним ядром и окружающими его слоями. Хотя исследования в первую очередь сосредоточены на внутреннем ядре, выявленный статический наклон и ICW могут распространить свое влияние на более широкие геофизические явления.
Как объяснил доктор Дин: «Статический наклон может также привести к определенному изменению формы жидкого ядра, что приведет к изменению движения жидкости и соответствующему изменению геомагнитного поля». Открытие исследования о ICW Земли и связанном с ним статическом наклоне бросает вызов традиционным предположениям о вращении Земли. 8,5-летняя периодичность ICW, сопровождаемая заметным скачком плотности на внутренней границе ядра, раскрывает тонкости внутренней динамики нашей планеты. Будущие исследования доктора Дина и его команды направлены на более глубокое изучение стратифицированной структуры и плотности ядра Земли, изучение закономерностей и периодов движений ядра. «Стратифицированная структура и плотность ядра Земли всегда были проблемой в геонаучных исследованиях. Мы стремимся глубже углубиться в периодические колебания и дифференциальное вращение ядра Земли, стремясь внести ясность в эти концептуальные теории, которые различны и могут быть трудными для понимания. сосуществовать».
