聽(tīng)說(shuō)，最近一兩年會(huì)出現(xiàn)新的地磁急變事件

無(wú)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(zhuǎn)。地球自轉(zhuǎn)一直是恒定的嗎？答案當(dāng)然是否定的，地球的自轉(zhuǎn)在變化，而且變化得相當(dāng)復(fù)雜，日長(zhǎng)變化就是其中一種表現(xiàn)。而地球磁場(chǎng)能夠保護(hù)我們免受太陽(yáng)風(fēng)和宇宙輻射的傷害，但地磁每隔數(shù)年總會(huì)“搗亂”一下，這與地球自轉(zhuǎn)之間是否存在聯(lián)系？

近期，中國(guó)科學(xué)院上海天文臺(tái)天文地球動(dòng)力學(xué)研究中心地球自轉(zhuǎn)變化課題組、中科院行星科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的科研人員發(fā)現(xiàn)了日長(zhǎng)變化中存在顯著的約8.6 年周期的振幅增強(qiáng)信號(hào)，并發(fā)現(xiàn)該振蕩的極值時(shí)刻與地磁場(chǎng)快速變化的發(fā)生存在密切的對(duì)應(yīng)關(guān)系。這一研究成果于5 月8 日在線發(fā)表在國(guó)際著名綜合期刊《自然·通訊》（Nature Communications）上。

對(duì)地球自轉(zhuǎn)的不規(guī)則變化的觀測(cè)和研究被認(rèn)為是除地震學(xué)之外另一種研究地球深內(nèi)部物理學(xué)的重要手段，也是天文學(xué)為研究地球內(nèi)部而特制的“望遠(yuǎn)鏡”。

“日長(zhǎng)變化具有從一天到數(shù)十年甚至更長(zhǎng)期的變化頻譜，分別對(duì)應(yīng)于不同的天文和地球物理機(jī)制?！痹撗芯繀⑴c者、上海天文臺(tái)研究員黃乘利介紹，“一般認(rèn)為，尺度為數(shù)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(nèi)部物理有關(guān)。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?！?/p>

此次研究中，科研人員發(fā)現(xiàn)，日長(zhǎng)亞十年變化中實(shí)際存在兩個(gè)主成分的周期信號(hào)，周期分別為6年及8.6年。這兩個(gè)信號(hào)的疊加可以很好地解釋觀測(cè)到的日長(zhǎng)亞十年變化的時(shí)頻域特征。

“我們的工作否定了目前國(guó)際上已被廣泛接受的日長(zhǎng)變化亞十年周期信號(hào)中僅存在周期為6年的信號(hào)的觀點(diǎn)，首次發(fā)現(xiàn)了日長(zhǎng)亞十年變化中存在顯著的約8.6 年周期的振幅增強(qiáng)信號(hào)，也闡明了該振蕩的極值時(shí)刻與地磁急變的發(fā)生之間存在密切的對(duì)應(yīng)關(guān)系。”上海天文臺(tái)副研究員段鵬碩表示。

“地磁急變”是指地球磁場(chǎng)強(qiáng)度突然發(fā)生變化，研究者們預(yù)測(cè)在最近的1—2 年內(nèi)很可能會(huì)有一次新的地磁急變事件發(fā)生。

在研究中，科研團(tuán)隊(duì)采用了國(guó)際地球自轉(zhuǎn)服務(wù)系統(tǒng)提供的1962 年至2019 年近57 年的日長(zhǎng)變化數(shù)據(jù)，結(jié)合大量數(shù)值模擬算例分析，基于“標(biāo)準(zhǔn)小波時(shí)頻變換方法”和團(tuán)隊(duì)獨(dú)立發(fā)展的“去小波邊緣效應(yīng)策略”?！啊畼?biāo)準(zhǔn)小波時(shí)頻變換方法’具有很高的頻率分辨能力，可以區(qū)分日長(zhǎng)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(yīng)問(wèn)題；而‘去小波邊緣效應(yīng)策略’可以很好地彌補(bǔ)這一不足，使得我們可以準(zhǔn)確地分離出目標(biāo)諧波信號(hào)，基于這一方法我們首次發(fā)現(xiàn)8.6 年信號(hào)的振幅增大現(xiàn)象?！倍矽i碩告訴記者。

目前地磁急變的預(yù)測(cè)是國(guó)際上的一個(gè)難題。在黃乘利看來(lái)，這項(xiàng)工作提供了一種新的研究入口，可以通過(guò)精確分離地球自轉(zhuǎn)的亞十年變化振蕩信號(hào)，預(yù)測(cè)未來(lái)地磁急變發(fā)生的時(shí)刻。“不難看出，通過(guò)地球自轉(zhuǎn)精細(xì)變化特征的研究，可以深入了解地球深內(nèi)部的磁流體動(dòng)力學(xué)問(wèn)題?！?/p>

日長(zhǎng)變化的精細(xì)時(shí)變特征和相關(guān)的物理原因，目前還所知甚少，但科研團(tuán)隊(duì)的研究對(duì)于進(jìn)一步了解地核的年際運(yùn)動(dòng)特征以及解決地磁場(chǎng)快速變化的起源問(wèn)題具有重要意義。