10年尺度的日长变化的一种机制

固态地球内核与地幔之间强烈的重力耦合作用提供了液态地球外核和地幔之间角动量交换的一种方式。本文提出的机制涉及液态地球外核的振荡,由于液态地球外核具有很高的电导率,这种振荡可将巨大的电磁扭转力矩施加于固态地球内核之上。固态地球内核并不能自由地对这个扭转力矩做出反应,因为重力迫使地球内核与地幔之间保持一定的相对位形。对这种相对位形的微小偏离引起重力扭矩,从而使角动量由内核传递到地幔。对这一祸合系统的简正振型的计算结果解释了观测得到的周期为数十年的地幔的运动。能量的电阻消耗所导致的振荡阻尼给出品质因子Q值约为20。基于近年来地磁发电机理论的计算结果,提出了维持这种振荡的一种激发机制。

内核旋转的大地测量学估计和地震学估计的对比

地震观测表明:在过去30～50年间,内核比地幔的旋转速率要快。这种差异旋转能在地幔上产生巨大的重力转矩。如果不能被其他转矩平衡,那么随着地幔旋转速率的变化,这种重力转矩应当能被检测到。我们对比了内核旋转的地震估计和由日长(LOD)观测结果通过重力耦合模型反演出来的估计。模型预测取决于几个参数,但对参数值的期望范围,相对旋转的地震估计至少要比由日长数据预测的大一个数量级。此外,在过去30～50年间的日长数据预测了内核与地幔角准线的振荡,而地震数据似乎要求有稳定旋转的分量。我们认为内核的稳定旋转导致作用在地幔上一个稳定的转矩。由于这种转矩并不对地幔旋转速率起加速作用,因此,它需要有另一种相反的转矩来平衡。这一所需的转矩与由于地核顶部的西向流动而在幔基上产生的摩擦电磁应力是一致的。