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              測地所在國際上初次探測到日長6年信號的長期衰減現象
              2017-12-06| 【 】|閱讀次數: |文章來源:

                地球自转变化是地球(包含大气)复杂物理过程以及天体相互作用的运动表现,为大地测量与地球物理交叉领域的重要研究课题,定量研究地球自转速率(日长)的年际尺度变化特征及其机制问题对于深入认识地球内部的结构、核幔系统的电磁耦合信息以及内核动力学过程等都具有十分重要的意义。摇摇乐彩票大地测量与地球动力学国家重点实验室段鹏硕博士、刘根友研究员、胡小刚研究员、赵进硕士与摇摇乐彩票上海天文台黄乘利研究员合作,在日长年际变化特征及其机制研究方面进行了深入研究,取得了最新进展。 

                研究團隊利用測地所提出的標准小波變換方法在國際上初次探測到日長6年信號的長期衰減現象,並進一步基于地球角動量方程在理論上解決了該信號産生的物理機制及其衰減現象産生的機理。相關論文近日在國際地學著名期刊《地球和行星科學通訊》(Earth and Planetary Science Letters)在線發表,題目爲《日長年際振蕩的機制及其對核幔邊界電磁耦合的約束》(Mechanism of the interannual oscillation in length of day and its constraints on the electromagnetic coupling at the core-mantle boundary)。該研究表明:日長6年信號本質上是固體內核在地球發電機理論預測的隨機扭矩(與液態外核扭轉振蕩有關)作用下做類似于單擺的複合擺動而向地幔傳遞角動量的結果,其中地幔-內核之間的引力耦合扭矩提供該擺動所需恢複力;但是該擺動的能量(振幅)會受到核幔邊界的電磁耦合的耗散效應而衰減,其中,內核擺動的本征周期爲6 年,核幔系統的綜合品質因子(值)約爲51.6。在理論上推導出核幔邊界電磁耦合效應與日長6 年信號 值之間的數學表達式,進一步基于最新的核幔引力耦合強度、內核邊界的徑向磁場強度對地幔-內核引力耦合系統的品質因子(值)做約束,在19622012 年間日長6 年波動信號做自在衰減的假設下,得到核幔邊界徑向磁場強度0.52mT-0.62mT 

                該項研究得到國家自然科學基金項目“日長年際變化信號的定量提取及其物理機制研究”和國家重點基礎研究發展計劃(973項目)“核幔耦合作用與亞年代至世紀尺度地球自轉及磁場變化關系研究”以及中國博士後科學基金聯合資助。 

                相關論文的鏈接如下: 

                https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012821X1730643X 

                http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0031920117300055 

                圖1 去除AAM效應的日長時間序列(1962至2012年);利用NMWT方法提取的日長6年信號的时间序列;黑线表示去除AAM效應後的LOD序列;藍線表示基于小波低通濾波方法得到的日長10年尺度以上的背景趨勢變化;綠線是利用NMWT方法提取出的日長6年信號;红线是背景趋势和6年信號的叠加 

                图2 (a) 爲地球內核的自在擺動模型; 引力耦合提供內核擺動所需要的恢複力,擺動周期爲;我們在地固參考系中會觀察到內核做類似于鍾擺而在平衡位置附近的來回擺動現象;其中紅色所示狀態爲平衡狀態; 藍色爲受到隨機扭矩後産生的非平衡狀態;(b)爲單擺模型,周期,如果不考慮空氣阻尼,它會無止境的擺動下去 

               

               
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