聽說，最近一兩年會出現新的地磁急變事件

無論晝夜交替，還是日月星辰東升西落，背后的原因都主要是地球自西向東的自轉。地球自轉一直是恒定的嗎？答案當然是否定的，地球的自轉在變化，而且變化得相當復雜，日長變化就是其中一種表現。而地球磁場能夠保護我們免受太陽風和宇宙輻射的傷害，但地磁每隔數年總會“搗亂”一下，這與地球自轉之間是否存在聯系？

近期，中國科學院上海天文臺天文地球動力學研究中心地球自轉變化課題組、中科院行星科學重點實驗室的科研人員發現了日長變化中存在顯著的約8.6 年周期的振幅增強信號，并發現該振蕩的極值時刻與地磁場快速變化的發生存在密切的對應關系。這一研究成果于5 月8 日在線發表在國際著名綜合期刊《自然·通訊》（Nature Communications）上。

對地球自轉的不規則變化的觀測和研究被認為是除地震學之外另一種研究地球深內部物理學的重要手段，也是天文學為研究地球內部而特制的“望遠鏡”。

“日長變化具有從一天到數十年甚至更長期的變化頻譜，分別對應于不同的天文和地球物理機制。”該研究參與者、上海天文臺研究員黃乘利介紹，“一般認為，尺度為數十年的年代際變化和尺度約5 到10 年的亞十年變化很可能與地球深內部物理有關。這些周期性變化的特征和起源就是我們要尋找和探究的，尤其是亞十年變化特征。”

此次研究中，科研人員發現，日長亞十年變化中實際存在兩個主成分的周期信號，周期分別為6年及8.6年。這兩個信號的疊加可以很好地解釋觀測到的日長亞十年變化的時頻域特征。

“我們的工作否定了目前國際上已被廣泛接受的日長變化亞十年周期信號中僅存在周期為6年的信號的觀點，首次發現了日長亞十年變化中存在顯著的約8.6 年周期的振幅增強信號，也闡明了該振蕩的極值時刻與地磁急變的發生之間存在密切的對應關系。”上海天文臺副研究員段鵬碩表示。

“地磁急變”是指地球磁場強度突然發生變化，研究者們預測在最近的1—2 年內很可能會有一次新的地磁急變事件發生。

在研究中，科研團隊采用了國際地球自轉服務系統提供的1962 年至2019 年近57 年的日長變化數據，結合大量數值模擬算例分析，基于“標準小波時頻變換方法”和團隊獨立發展的“去小波邊緣效應策略”。“‘標準小波時頻變換方法’具有很高的頻率分辨能力，可以區分日長亞十年變化中不同的頻率成分，然而該方法具有顯著的邊緣效應問題；而‘去小波邊緣效應策略’可以很好地彌補這一不足，使得我們可以準確地分離出目標諧波信號，基于這一方法我們首次發現8.6 年信號的振幅增大現象。”段鵬碩告訴記者。

目前地磁急變的預測是國際上的一個難題。在黃乘利看來，這項工作提供了一種新的研究入口，可以通過精確分離地球自轉的亞十年變化振蕩信號，預測未來地磁急變發生的時刻。“不難看出，通過地球自轉精細變化特征的研究，可以深入了解地球深內部的磁流體動力學問題。”

日長變化的精細時變特征和相關的物理原因，目前還所知甚少，但科研團隊的研究對于進一步了解地核的年際運動特征以及解決地磁場快速變化的起源問題具有重要意義。