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地磁场产生原因：地球内核为什么自转变快 地磁场产生原因：地球内核为什么自转变快 杨学祥 ? ?????? 地球内核为什么自转变快？是由于重力分异的作用：物理学家傅承义认为，地球刚形成时是比较均匀的，而后发生了重力分异运动。所谓重力分异，可以简单地理解为，重的物质比如铁，向地心下沉，轻的如硅，往地表上升。由此，地球由一个匀速自转的均匀地球，演化为圈层差异旋转的分层地球，地壳、上地幔、下地幔、外核和内核旋转的角速度不同，理论计算的比值为0.6∶0.7∶1.06∶3∶27，其中内核旋转最快。地震波测量结果表明，内核旋转速度每年比地壳地幔快1°。既然存在上升和下降及各层转动的不同，那么就有了能量的变化和转换，物体在高处受地心引力的作用而具有的能，称为 “重力位能”，通过计算表明，重力分异使地球的重力位能减少，一部分变为热能，使地球内部部分物质熔融；而另一部分变为地核的旋转动能，使地核快速旋转。不同转速的地幔和地核之间的角动量交换又将动能转变为热能，积累在地核与地幔的边界，使外核成为地球深部唯一液态的圈层，造成这个液核的周期性热膨胀。重力收缩造成地球内缩，但地幔和地核之间的角动量交换将动能转变为热能积累在核幔边界，是地球内部局部膨胀的原因。 ???? ? 通过重力分异，地球由一个匀速自转的均匀地球，演化为圈层差异旋转的分层地球，为地磁场产生提供了必要的条件。 ?????? 不同转速的地幔和地核之间的角动量交换又将动能转变为热能，积累在地核与地幔的边界，使外核成为地球深部唯一液态的圈层，造成这个液核的周期性热膨胀，并且使地球内核自转变慢，圈层差异旋转趋于消失。这是目前观测不到明显差别的原因。但是，重力分异过程将继续下去。 参考文献 ?? 1? 杨学祥, 陈殿友. 地核的动力作用.? 地球物理学进展.? 1996,11(1):68-74.??? ?? 2? 杨学祥, 张玺云. 热幔柱的启动动力.? 世界地质. 1996,15(2):68-74.??? ?? 3? 杨学祥, 陈震, 刘淑琴, 宋秀环, 陈殿友. 地球内核快速旋转的发现与全球变化的轨道效应.? 地学前缘.? 1997,? 4(1):187-193.? 学者魏东平 发表于2010-10-6 23:32:21 ?地球磁场的变化与倒转【漫谈地球物理2010-10-06】? ?????? 迄今，地球物理学领域存在很多重要的、具有挑战性的未能完全解决的难题，一些难题的解决，可能涉及物理学、化学及生命科学等领域的基础，更与我们人类生活的方方面面紧密有关。这样的一些问题包括：1、地震的孕育与发生机理；2、地球磁场的起源与维持机理；3、地幔对流与板块构造的关系，等等。 ?????? 以地球磁场的起源与维持机理为例，实际上，这是传统物理学的一个经典问题，基本上可以说，自近代物理学诞生以来，比如地球磁场的起源这样一类问题，便存于历代物理学家们的脑海之中，而一直挥之不去，并且到如今也没有找到一个特别令人满意的答案。 ?????? 关于地球磁场，其核心问题是：1、地球磁场是如何起源的？2、为什么地球磁场存在包括准周期在内的一系列变化，特别是存在地球磁场的准周期倒转现象？可以这样说，这样的问题彻底解决之日，必是其得到诺贝尔奖之时！ ?????? 我在博文“再谈海底扩张与板块构造”中，曾经谈到过地球磁场的倒转证据，在建立海底扩张与板块构造学说的过程中，曾经如何起到过重大的作用。 ?????? 很长一段时间以来，尤其是最近一百年来，有很多物理学家介入到这样的物理机理方面的研究与探讨，包括一些知名的研究量子霍尔效应的物理学家，相应地提出了关于地球磁场起源与运行机理的多个假定。 ?????? 相比较其它所有假说而言，地球磁场起源的发电机理论，能够解释更多的观测现象，特别是能够很好地解释产生准周期的地磁场倒转现象。例如该理论能够较好地解释在已经过去的近一亿年时间内，地球磁场曾经发生了超过150次的倒转现象，因而能够被多数的地球物理学家们所认可： ?????? 1995年，一个基于该理论的框架结构、并且比较激动人心的研究结果发表于Nature，其得到的大规模数值模拟结果显示（图一），地球磁场之所以发生如此的变化方式，是由于地球固体内核与整体地球之自转角速度的差异变化引起的。 ?????? 紧接着，便立刻跟进两个独立的地震学家研究小组，试图寻找到有关的地震学支持证据，他们的研究结果分别发表于1996年的Nature与Science，其获得的地震学证据都表明，现阶段地球的内核自转速度，一般地要快于整体地球的自转速度，其快速程度的上限分别被估计为：大约300年和120年左右快那么一圈（图二）。 ?????? 打个比方，如果每200年地球内核较整体地球的转速快一圈，这种情况意味着，设想一开始有两个都生活