地核的相关知识

地球自西向东自转，同时围绕太阳公转。地球自转与公转运动的结合产生了地球上的昼夜交替和四季变化。地球自转的速度是不均匀的。同时，由于日、月、行星的引力作用以及大气、海洋和地球内部物质的各种作用，使地球自转轴在空间和地球本体内的方向都要产生变化。地球自转产生的惯性离心力使得球形的地球由两极向赤道逐渐膨胀，成为略扁的旋转椭球体，极半径比赤道半径约短21千米。

地球可以看作由一系列的同心层组成。地球内部有核、幔、壳结构。地球外部有水圈和大气圈，还有磁层，形成了围绕固态地球的“外套”。

地球从地表至第一个界面为地壳，它是由坚硬的岩石组成的固体外壳，平均厚度33公里，由沿海往内地增厚，第二圈层为地幔，其上层为上地幔，与地壳岩层组成地球的岩石圈，岩石圈厚约100公里。岩石圈以下至400公里处称软流层，是岩浆的主要发源地。软流层至地球内部第二个界面为下地幔，其间压力在3万至130万个大气压，温度高达1400℃至2000℃。第二个界面以下为地核，物质具有巨大的密度，每立方厘米高达17.9克。值得指出的是，上述地球内部圈层的划分主要是以地震波传播速度的变化作为依据的。

我们所知，地核分为外地核与内地核。地球存在自转，而地核也存在自转，两者是一种差速转动的关系。也就是说，经过一百万年，地核将比赤道多转了一度。然而，随着时间的推移，由于处于外地核上的液态物质凝结于其表面，使得地核自转增加得非常缓慢。而在这个过程中，内地核东西半球在转速上的差异性对地核自转的影响是如何进行关联的，还需要进一步证实。

剑桥大学地球科学系博士生Lauren Waszek，也是该文的第一作者解释说：“较快的自转速率与对内地核半球的监测数据不符，因为没有足够的时间将这种转速上的差异作用于内地核结构。这个问题就像一个物体不可能有两种属性。然而，我们却从半球结构的演化中得出了地核的转速，因此这也是第一次将内地核半球结构同自转的问题联系起来。”

为了进行本次研究，科学家将地震体波穿透5200千米深的内地核，通过比较震波总的用时与从内地核表面反射回来所消耗的时间，这个时间差将揭示出内地核上方90千米处的转速。他们将这个数据与内地核东西半球转速的差异相关联。他们首先监测到东西半球存在转速上的差异，并通过对两个半球分界线的研究后发现它们都向东移动。由于内地核随着时间推移向外扩张，其外层结构就比内部更深处来得年轻，而两个半球分界线的差动导致了内地核的自转。所以只要获得了分界线差动和地核扩张的参数，我们就能算出地核的自转速率了。

虽然地核位于5200千米深的地下，但是其依然能对地表产生影响。特别是随着内地核向外扩张，凝固过程中释放的热量又促进了外核中液态物质的对流。这种对流就产生了地球的磁场。如果没有地球磁场，太阳辐射将长驱直入，生命也就不可能存在了。

这个研究报告是第一次发现内地核自转速率是如此的缓慢，同时也提供了一个非常有价值的研究方向：是否可以建立一种模型，来模拟外地核的液态物质对流，使我们对地球磁场的演化有一个更为深入的了解。