“表里不一”的地球: 内核自转速率竟快于地表

  是什么导致了地球内核的差速旋转?专家指出,在外部力矩作用下,地球内核会相对于地幔转动,使得内核自转与地球的自转速率不一样。这个外力可能来自地球磁场与内核的耦合及地幔与内核的重力耦合。

  近日,美国南加州大学的研究团队重新分析了1969年和1971年2次地下核试验后近6年的地震波数据,发现地球内核自转速率在1969—1971年比地球整体慢了0.1度,而在1971—1974年又比地球快了0.29度。这标志着科学家首次通过地震学观测,验证了地球内核6年周期往复振荡的理论。

  为何地球内核与地球的旋转速度会不一致?宇宙中其他天体也存在这种现象吗?科学家又是如何“透视”天体内部情况的?

  地球内核被称为“星球内的星球”

  很多人认为,地球应是一个整体,内核的旋转速度和方向应该和地球保持一致。可是事实却非如此。“地球从诞生伊始发生了多种动力学过程,如星子汇集聚合、沉积分异、岩浆海和地壳冷却等,这使得地球整体由外向内出现了地壳、地幔、液体外核、固体内核等类似洋葱或煮熟鸡蛋那样的分层结构。”中国科学院国家天文台研究员平劲松表示。

  地球物理学家、北京大学讲席教授宋晓东对科技日报记者表示,地球作为一个天体,是整体自转的;但是根据以往的观测,地球内核自转与地球自转在速率上稍微有点差别,这就是内核的“差速旋转”。因此,地球内核也被称为“星球内的星球”。最新数据显示,地球与地球内核的转动速率每年相差大约0.1度,不过这个速率很可能随时间而变化。

  是什么导致了地球内核的差速旋转?宋晓东指出,在外部力矩作用下,地球内核会相对于地幔转动,使得内核自转与地球的自转速率不一样。这个外力可能来自地球磁场与内核的耦合及地幔与内核的重力耦合。理论上,内核自转既可以比地球自转快,也可能稍慢。

  记者了解到,目前地核研究的主流理论模型认为,地球内核的转速是恒定的,地球自转存在一个约6年(5.9年)的周期震荡。在解释6年周期震荡机理方面,科学家给出了包括地球内部地磁异常、核幔耦合振荡、地球内核震荡等多种推测。

  不过,在本世纪初,平劲松所在的研究地球自转固体潮汐的团队使用长期固体潮汐监测数据发现了11.5—12年的地球内核振荡周期,这个周期与木星的轨道周期一致。“地球自转5.9年的周期变化,正是木星公转周期的一半。”平劲松认为,正是木星协同太阳合相作用在地球壳、幔上力矩大小的周期变化,引起了地球内核自转速率的变化。

  “地球内核的自转速度或许会稍快于地幔,但是速率会一直保持恒定。而地壳和地幔的自转因受到内部和外部的力矩、荷载等因素影响,转速会出现时快时慢或相对方向变化的现象。”平劲松说,多重因素作用下,导致地球自转变化不可简单预测、预报。

  平劲松指出,除了地球之外,内部结构与地球类似的伴星如月球,以及金星、火星和气体行星的卫星、矮行星等,其自转也会发生时快时慢或方向变化的现象。

  其中,人类已利用地月激光测距技术对月球自转周期的变化持续观测了约50年;近几年,火星的自转变化也被“洞察”号上的星地微波链路所证实。

  法国图卢兹天体物理和行星研究所博士后李刚补充道,恒星内部圈层间也存在自转速度的差别,被称作“较差自转”。天文学家发现,小到白矮星、中子星等,大到星团和星系都存在较差自转。以太阳为例,在深度为0.7个太阳半径处,有一个厚度为0.04个太阳半径、被称作“差旋层”的区域,以这里为界线,太阳的自转情况发生了急剧变化:在差旋层以里,太阳的较差自转不是很明显;而在差旋层以外,太阳在不同深度和不同纬度都呈现出非常明显的较差自转。

  天体“气质”与其内核密切相关

  所有行星内核都存在差速旋转机制吗?平劲松介绍,行星的内核主要有3种类型,分别为固体核、液体核以及液体外核与固体内核的组合体。地球的内核归属于第三类,既包括一个巨大的液体外核,又含有一个富含铁镍的固体内核。

  固体核与液体核的行星“气质”各不相同。平劲松指出,固体核的行星,其核心的转动与行星整体保持同步。而液体外核,液体或半液体核幔边界的行星,其固体内核或固体核的转动可以与幔不同步。

  一个拥有液体内核的行星,极大可能是处于行星形成的早期阶段,其自身的转动有点像一个旋转着的生鸡蛋,转速较快且方向和转速都不稳定;随着能量耗散衰减、分层固化,自转速度逐步减慢和稳定。

  那么,恒星的内核又是什么样子的?李刚表示,恒星通常有一个正在核反应燃烧的内核。不过,不同年龄的恒星内核差别也很大。他举例道,太阳这类正值壮年的恒星,有着燃烧氢元素的内核;而年老的恒星,有的内核可能已停止燃烧,但存在一层围绕内核燃烧的包层;有的可能内核被再次点燃,继续燃烧氦元素或者更重的元素;还有的可能最终走向死亡,只留下一个燃烧殆尽、慢慢冷却的内核。

  “恒星内核的性质直接决定了恒星的外貌。”李刚解释说,相比于太阳,年老的恒星大多温度低但明亮;而已经死亡的恒星,如白矮星和中子星则显得暗淡但温度高。

  借助震动波透视天体内核

  科学家是如何透过天体表面,探测天体内核旋转方向的?

  宋晓东告诉记者,一直以来,科学家通过地震波来探测地球内核的多种物理特性。他解释道,地球发生地震之后会产生地震波,地震波会向地球深部传播,研究地震波的传播速度等性质,可以了解地球深部的结构分层及运动状况。

  宋晓东及其团队于1996年首次观测到了地震波通过地球内核时的时间和速度产生了变化,从而推测出地球内核是相对于地幔发生旋转的。不过,地球内核的旋转速率目前仍有不确定性,因为旋转速率本身也很可能在变化。

  平劲松指出,利用地震波探测天体内部的方法十分普遍,19世纪科学家就用它对地球分层结构进行了探测;20世纪70年代美国月球探测任务用地震波探测月球的内部分层构造;近年来,欧洲火星探测任务将其用于探测火星的内部构造。

  对于恒星,天文学家更难以直接观测到恒星内部的结构,于是他们借助“星震学”来探测恒星内部。

  李刚表示,星震学与地震学很类似,都是通过研究天体内部的震动波来推断天体的内部结构,有点像日常生活中我们通过“拍西瓜”来判断瓜熟不熟。但是星震与地震的不同之处在于,星震是持续不断的震动,而地震只是偶然发生。恒星的震动波会局部压缩气体,从而造成恒星温度和亮度的变化。基于这一特性,天文学家通过长时间监测恒星亮度的变化来观测恒星的震动,并测量震动的频率。

  恒星震动的频率会因其内部不同物理过程的扰动而有所变化。“打个比方说,熟西瓜和生西瓜用手拍一拍,听到的声音也不相同。”李刚说,天文学家通过高精度的频率测量和细致的物理模型推演,来计算恒星内部旋转速率、元素分布等不同物理特性。

  比如对恒星年老后形成的红巨星,天文学家通过分析一些红巨星的震动信号发现,红巨星有着非常强烈的较差自转现象,其内核自转速率一般比表面快数十倍。

  来源:科技日报

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慧明法师【一日禅】

大家若了心即是佛,则不待言说

有为无为之不二

诸同学!心即是佛,不贵口说;有无不二,更不可说。姑且方便说之。究竟何心是佛,有为心耶?无为心耶?何名有为心?即生灭心。何名无为心?即真如心。若云有为心是佛,则有为心是生灭妄心,乃凡夫心,何名为佛?若云无为心是佛,则无为心是真如妙心,如同虚空,本来无相,了不可得,无相无得,何者是佛?当知有为无为等心,本来不二。不二之心,便是自心,是名为佛。所以者何?一切万法,皆真如一心所现。吾人妄心,本是真心。故常住真心,是生灭妄心之体;生灭妄心,是常住真心之用,故名不二。法身是体,报身是用。法身报身,原是一身。真心妄心,同归一心。不过吾人真心法身是无为,妄心报身是有为。无为是体,有为是用。用不离体,体不离用。故名不二。

佛法真如门,不生不灭是无为;生灭门,有生有灭是有为。然说有说无,说生说灭,说不生不灭,都是方便对治之说。当知有生有灭,即落于有;不生不灭,又落于无。真如本心,生而不生,灭而不灭,即是真如不变,不变真如,不可说有,不可说无。薛简问六祖曰:“不生不灭,何异外道?”祖日:“将灭止生,以生显灭,为外道说。我说不生不灭,本自无生,今亦不灭,不同外道。”此理微奥,殊不易知,姑取明镜为喻。

镜体本明,以喻真如。明能显色,以喻生灭。镜照物时,明体不动,照红现红,照绿现绿。当照红时,虽现红色,镜不染红。当照绿时,虽现绿色,镜不染绿。现红现绿,即是生灭。虽然生灭,镜体未动。未动之体,即是真如。色离镜时,镜不留色,即是前念不生。后色临镜,镜复显色,即是后念不灭。如前念不生,当体空寂,我执一破,则无住真心现前,即是无非无我。如后念不灭,斯真空不空,从体起用,则由无住而生其心,即是无我利他。镜之能照能现,即是生灭不灭之利他;镜之不染不留,即是不生不灭之无非。真如与镜,一理不二。物来则应,事去不留。光明自在,应用如如。随缘不变,不变随缘。但镜蒙尘垢,光明不现,物在当前,不能显照。若经磨擦,尘垢净时,光明顿复。亦如众生,业障真如本心,遂至真妄颠倒。若发心真修,则业障消除,真心复显。真如与镜,理本不二;磨擦修持,事亦相同。是故究竟智,称为大圆镜智。

又以天地为喻:天体本空,即是无为,与真如法身同。地生万物,即是有为,与妄心报身同。然地无天之日月照耀,雨露滋润,种种妙用,何能生长万物?天无地之高原旷野,山川丘陵,种种综错,又何能显化育之功?于此可知天地互相为用。吾人无为法身、有为报身,亦复如是,故为不二。

凡成佛者,即此妄心,转为无量真心,即是法身,非将报身变成法身。然由报身始可修成,故又非舍报身,而后能成法身。盖法身无为,报身有为,离开有为,不显无为;一切有为,皆本无为。吾人假我,不离真我;众生妄心,不离真心。真我假我,本来一我;妄心真心,即是一心。故名不二。

小乘佛法,偏于空寂,因其著于无为,而失于有为。著一失一,即名为二。大乘佛法,自利利他,故名不二。心地法门,以“心地无非,利他无我”两句为体用。云何体用?心地无非是体,利他无我是用。若不立心地无非之体,决不能起利他无我之用。若只知心地无非之体,而不起利他无我之用,则有体无用,落于无为。偏执起用利他,不立心地无非之体,则有用无体,而又著于有为。皆非不二。必须体立用宏,不落有无,方名不二。复次,又如明暗。无明何以见暗?无暗又何以显明?惟明与暗,互相为用,利他无我,亦复如是。

佛说诸法空相,又说真空不空。既说诸有是有,又说诸有非有。说有是幻,说幻亦真;说空是真,说空亦幻。说一切有为法,如梦幻泡影;又说修一切善法,即得正等正觉。方说有为,又说无为;方说出世,又说入世。既已说法四十九年,又云未曾道出只字;既说无量法门,又云不可说,无实无虚,即非即是。佛法道理难知,即在于此。然佛法真理,真实不虚,岂不可说?!如修行人,依法起修,以假修真,修到真空妙有,妙有真空,即假成真,以证无为,是名曰体。以真应幻,现示有为,是名曰用。依体起用,即相离相。即相是用,离相是佛。本此佛心,随缘度生,不著有为,不落无为。有为无为,本来不二,一切一切,皆是如此。只因众生执著太深,说有著有,说无著无,说一著一,说二著二。所以佛又说有无不二,真妄兼说,随说随扫,以显不二。其实皆是权巧方便,引人入胜。说到归元,不二法门亦不可说。所以者何?圆妙一心,尚不可得,岂可说乎?昔文殊菩萨,以不二法门问维摩诘,维摩诘默然无言。文殊叹曰:“善哉善哉!乃至无有文字语言,是真入不二法门。”不二之法,如是如是。

诸同学!禅宗本无言说,密法更不可说。慧明自愧悟理不深,前以大家再四请求,未便佛意。开讲之初,即阻记录;大家固请,只好随缘。而远地同学,未来听讲,近复纷函,索求印阅。本非王膳,大家乃存分食之心,止之不可,更滋惭作。前后所说一十五次,不过贡献大家,作临时修持参考之用,理非精深,言亦粗俗。大家必欲刊行,望切勿多印,以免流行于世,益我罪过。一切法门,言贵了义。大家若能忘言取义,则说等不说,印等未印,此篇言说,即同废纸。大家若是执文遗义,亦说等不说,印等未印,此篇言说,亦同废纸。大家若了心即是佛,则不待言说,此篇言说,更成废纸。望诸同学,三致意焉!

文本源于《慧明法师开示录》•随喜分享• https://t.cn/R2Wxn9e


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