宋曉東

科學家們發現，地球內核的旋轉速度每年要比地幔和地殼快0.3到0.5度，也就是說，地球內核比地球表面構造板塊的運動速度快5萬倍，新發現有助於科學家們解釋地球磁場是怎樣產生的。美國伊利諾伊大學地球物理學家宋曉東教授是這項研究工作的負責人，他們的成果發表在2005年8月26日出版的美國《科學》雜誌上。新發現也結束了一場為期9年的爭論。宋曉東說：“我們相信我們得到了確鑿的證據。”

加州大學聖克魯斯分校的地球科學教授加里·格拉茲麥爾說：“這是一項有意義的發現，它減少了一個領域中的不確定性，你能從中學到新東西。”同期的《科學》雜誌專門為這一發現配發評述文章，美國的《紐約時報》、《國家地理》雜誌和英國的《物理學世界》等對這一發現進行了詳細報道。美國國家科學基金會和中國國家自然科學基金會為這項工作提供了資助。

地核由固體金屬構成，它包括一個大小與月球相當的直徑為2400公里的固態內核，和直徑為7000公里的液態外核。科學家們認為，內核在產生地球磁場的地球動力學中發揮了重要作用，來自地球動力學的電磁轉矩導致內核相對於地幔和地殼旋轉。

早在1996年，宋曉東和保羅·理查德還是紐約哥倫比亞大學拉蒙特—多爾蒂地球觀測站的地震學家，通過對穿越地球的地震波的分析，他們第一次提出了地球內核的旋轉速度比其它部分快的觀點。但這在當時有相當爭議，部分地震學家懷疑推導出結果的數據有誤，或是假象；也有科學家曾試圖證明地球內核的運動速度並不比其它部分快；部分科學家說，雖然內核在旋轉，但它的速度比哥倫比亞學者提出的速度慢多了；有人則說，他們沒有發現跡象表明內核比地球的其它部分轉得快。

之後，宋曉東到伊利諾伊大學地質系做教授，他和仍在哥倫比亞大學的理查德共同領導了一項新研究，他們的研究將消除人們對這個結論的任何懷疑。

宋曉東說：“儘管還不能精確地測定出內核旋轉的速度，但我們的論文表明這個速度不可能是零。”地球在一天時間裡自轉一次，或360度，新研究表明，地球內核的旋轉速度每年比其它部分快0.3到0.5度。這個更為精確的發現比他們1996年提出的快1.1度慢一點。

通過對歷史上地震波穿過地球液體核和固體內核的數據進行對比，宋曉東等發現了令人信服的證據，表明地球的固體內核確實以不同的速度在旋轉。從大西洋的南桑威奇群島地區到美國南部海岸線，他們對18個相似地震進行了觀察。相似地震也稱為波形地震對(earthquake waveform doublet), 在同一台站記錄的一對地震的波形完全一樣，說明這兩個地震發生在同一地點。宋曉東等發現, 這些地震對在阿拉斯加州及靠近的地方的58個地震台站都有記錄，地震對的間隔時間跨越0到35年，從而讓研究人員能觀察地震波隨時間的變化。

宋曉東說：“當地震對的兩個事件的時間相隔大於幾年時，穿越地球內核的相似地震波在旅行時間和波形上表現出系統性的變化。惟一可信的解釋就是內核的運動。”

為什麼地球內核會以不同速度旋轉呢？宋曉東認為最可能的解釋是電磁耦合，“在外核層產生的磁層擴散到內核層，並在那裡產生出電流。電流與磁場的相互作用導致內核旋轉，就像電樞在電動機中旋轉”。

早在1996年，宋曉東和保羅·理查德還是紐約哥倫比亞大學拉蒙特―多爾蒂地球觀測站的地震學家，通過對 穿越地球的地震波的分析，他們第一次提出了地球內核的旋轉速度比其它部分快的觀點。但這在當時有相當 爭議，部分地震學家懷疑推導出結果的數據有誤，或是假象；也有科學家曾試圖證明地球內核的運動速度並 不比其它部分快；部分科學家說，雖然內核在旋轉，但它的速度比哥倫比亞學者提出的速度慢多了；有人則說，他們沒有發現跡象表明內核比地球的其它部分轉得快。之後，宋曉東到伊利諾伊大學地質系做教授，他和仍在哥倫比亞大學的理查德共同領導了一項新研究，他們 的研究將消除人們對這個結論的任何懷疑。

宋曉東說：“儘管還不能精確地測定出內核旋轉的速度，但我們的論文表明這個速度不可能是零。”地球在 一天時間裡自轉一次，或360度，新研究表明，地球內核的旋轉速度每年比其它部分快0.3到0.5度。這個更 為精確的發現比他們1996年提出的快1.1度慢一點。

通過對歷史上地震波穿過地球液體核和固體內核的數據進行對比，宋曉東等發現了令人信服的證據，表明地 球的固體內核確實以不同的速度在旋轉。從大西洋的南桑威奇群島地區到美國南部海岸線，他們對18個相似地震進行了觀察。相似地震也稱為波形地震對(earthquake waveform doublet), 在同一台站記錄的一對地 震的波形完全一樣，說明這兩個地震發生在同一地點。宋曉東等發現，這些地震對在阿拉斯加州及靠近的地 方的58個地震台站都有記錄，地震對的間隔時間跨越0到35年，從而讓研究人員能觀察地震波隨時間的變化。

宋曉東說：“當地震對的兩個事件的時間相隔大於幾年時，穿越地球內核的相似地震波在旅行時間和波形上 表現出系統性的變化。惟一可信的解釋就是內核的運動。”為什麼地球內核會以不同速度旋轉呢？宋曉東認為最可能的解釋是電磁耦合，“在外核層產生的磁層擴散到 內核層，並在那裡產生出電流。電流與磁場的相互作用導致內核旋轉，就像電樞在電動機中旋轉”。

加州大學聖克魯斯分校的地球科學教授加里·格拉茲麥爾說：“這是一項有意義的發現，它減少了一個領域 中的不確定性，你能從中學到新東西。”同期的《科學》雜誌專門為這一發現配發評述文章，美國的《紐約時報》、《國家地理》雜誌和英國的《物理學世界》等對這一發現進行了詳細報道。美國國家科學基金會和中國國家自然科學基金會為這項工作提供了資助。

地核由固體金屬構成，它包括一個大小與月球相當的直徑為2400公里的固態內核，和直徑為7000公里的液態外核。科學家們認為，內核在產生地球磁場的地球動力學中發揮了重要作用，來自地球動力學的電磁轉矩導 致內核相對於地幔和地殼旋轉。

華盛頓大學的地震學家肯尼思·克里傑對這一發現進行評論說：“這一發現消除了地球內核是否與地幔以不 同的速度旋轉的僅存不多的懷疑。”格拉茲麥爾說，他和同事的計算機模擬顯示，地球內核確實比外部旋轉得快，但由於缺少詳細的數據，模型 沒有得出究竟快多少。新研究的數據將提高計算機模型的水平，讓科學家能更好地理解地球內部是如 何工作的。這篇論文的共同作者除了宋曉東和理查德以處，還包括哥倫比亞大學的研究生張健和研究科學家費利斯·瓦 爾德豪澤，以及伊利諾伊大學的研究生李迎春和孫新雷。