21年6月22日/【知识更新】

玄妙梦幻

科学家判断：地球大约每2750万年“心跳”一次，背后原因仍然未知[=profile://pid=5805583055376617473&userType=1&userSource=1][/]

[=profile://pid=5805583055376617473&userType=1&userSource=1]前瞻网[/]

06/22 11:09

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在过去的2.6亿年间，恐龙从诞生走向灭绝，盘古大陆分裂成了我们今天看到的大陆、[=search://type%3D0%26words%3D%E6%B5%B7%E6%B4%8B]海洋[/]和岛屿，而人类还在迅速地、不可逆转地改变着我们生活的世界。

在所有这些过程中，[=search://type%3D0%26words%3D%E5%9C%B0%E7%90%83]地球[/]一直在随着时间流逝往前推进。一项关于古代[=search://type%3D0%26words%3D%E5%9C%B0%E8%B4%A8]地质[/]事件的新研究表明，我们的地球每2700万年左右就会有一个缓慢而稳定的地质活动“心跳”，但我们却不知道是什么原因造成的。

这一连串的地质事件——包括火山活动、物种大灭绝、板块重组和海平面上升——速度之慢令人难以置信，是一个2750万年的灾难性涨落周期。但幸运的是，研究小组指出，在下一个“脉冲”出现之前还有2000万年。

“许多地质学家认为，地质事件随着时间的推移是随机的，”纽约大学地质学家、该研究的主要作者迈克尔·拉姆皮诺(Michael Rampino)说。“但我们的研究却提供了一个共同周期的统计证据，表明这些地质事件是相关的，而不是随机的。”

研究小组对过去2.6亿年间89个广为人知的地质事件的年龄进行了新的分析。

从下面的图表中你可以看到，其中一些时期是艰难的——超过8个这样的颠覆破坏性事件聚集在一起，在地质上很小的时间内，骤然形成了灾难性的“脉冲”。

（图源：Geoscience Frontiers）

该团队在论文中写道:“这些事件包括多次海洋和非海洋物种灭绝、重大海洋缺氧事件、大陆洪水玄武岩喷发、海平面波动、全球板块内岩浆活动，以及海底扩张速度和板块重组的变化。”

他们的结果表明，全球地质事件通常是相互关联的，似乎以“脉冲”形式出现，存在一个潜在的大约间隔2750万年的周期。

地质学家长期以来一直在研究地质事件中的潜在循环。早在1920年代和30年代，就有科学家提出，地质记录的时代有一个3000万年的周期；而在1980年代个1990年代，研究人员进一步优化了地质事件的检测与记录，当时他们判断一系列“脉冲”之间的长度约为2620年到3060万年。

现在，一切似乎都井然有序——2750万年的时间正好是我们预期的时间。去年，同一位作者的一项研究表明，2750万年前也是物种大灭绝发生的时候。

2018年由悉尼大学(University of Sydney)的两名研究人员撰写的论文，研究了地球的碳循环和板块构造，也得出了这个循环大约2600万年的结论。

在这项最新的研究中，研究小组研究的许多事件都是因果关系——也就是说，一个直接导致另一个，因此89个事件中的一些是相关的：例如，缺氧事件导致海洋物种灭绝。“这个2600-3000万年的周期似乎确实是真实的，而且持续了很长一段时间——但目前还不清楚它的潜在原因！”

Rampino和他的团队的其他研究表明，彗星撞击可能是原因，一位太空研究人员甚至认为行星X是“罪魁祸首”。

但如果地球真的有地质上的“心跳”，那可能是由于离地球更近一些的原因。研究团队推测，这些循环脉冲的构造和气候变化，可能是由于地球物理过程的相关板块构造和地幔羽流的动力学造成，也可能是由地球在太阳系和银河系的运动相关的天文周期来决定的。”该团队在他们的研究中写道。

这项研究目前已经发表在《地学前沿》

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玄妙梦幻

地球的核心正在变形？

果壳网

06/20 19:10

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地球的内部就像是一颗洋葱，可以分为不同的层。地球的最外面是一层薄而寒冷的岩石外壳，它包裹着一层厚约2900千米的热岩地幔。地球的核心由两部分组成，一部分是由液态的铁和镍构成的外核，还有一部分是由固态的铁和镍构成的内核。



地球的结构。| 素材来源：ArtsyBeeKids / pixabay

随着时间的推移，地球温度下降，液态的外核逐渐冻结、凝固，生长成新的内核。如今，固态的铁镍内核半径已达到1200千米。最近，加州大学伯克利分校的一组研究人员发现，由于某种未知的原因，自地球的铁镍内核从熔融状态冻结成固态这一过程开始，固体内核的一侧就比另一侧增长得更快。新的结果发表在了近期的《自然-地球科学》杂志上。

大约在30多年前，有研究发现地震波从北到南的传播速度比从东到西更快。然而，没有人知道这是为什么。在一项新研究中，为了解释这种现象，研究人员创建了一个基于地球动力学和高温高压下的矿物物理学的计算机模型。他们用这个模型来模拟铁晶体在地核的不同增长模式，以此来模拟不同的地核。

通过调整模型里的一些参数来拟合地震仪所记录的数据，他们发现，唯一可以解释这种困扰了科学家30多年的现象的，是一个不对称增长的内核模型——当他们将地球的内核模型调整为东侧增长的比西侧快大约60%时，得到的数据与地震仪所记录的数据最为吻合。



一个新的模型表明，东侧的内核的增长速度比西侧更快。| 图片来源：Marine Lasbleis

一直以来，科学家认为在重力的作用下，随着熔融铁的冷却而形成的固态铁晶体会均匀地分布，使得地球的内核保持为一个 半径平均每年增长约1毫米的球形。但新的模拟结果意味着 在地球的内核中，铁的凝结是有“偏向性”的，它在东侧凝结得比西侧更多，而非像科学家之前所预期的那样随机、均匀分布。

铁的凝结为何会优先地朝着一个方向？研究人员认为，随着铁晶体的生长，重力会将内核中多余的生长从东侧向西侧重新分配。这种在相对柔软的内核中发生的晶体移动，会使晶格沿地球的旋转轴向西排列的程度大于向东排列的程度。


随着液态铁外核（橙色）的冻结，固态的铁内核（红色）缓慢增长。地震波在地球南北两极（蓝色箭头）之间穿过地核的速度，比穿过赤道（绿色箭头）要快。研究人员认为，这种速度上的差异可能由晶体的排列造成的，因为它们本身是各向异性的。| 图片来源：Daniel Frost

这种不对称增长还与另一个重要的问题息息相关，那就是地球磁场。在外核和地幔中，都有对流发生。铁在内核的凝固过程会释放热量，这能造成外核的缓慢沸腾；而在地幔中，随着较热的岩石向上移动，热量被从地球核心带到地表。液态的铁外核中所发生的剧烈沸腾，导致了地球磁场的产生。

如果地球内核的增长是不对称的，那么 保护了地球免受来自太阳的危险粒子的伤害的地球磁场就会受到影响，这又进一步意味着这种不对称增长对于地球上的生命史也有着重要意义。

在新的研究中，研究人员根据内核的热量流失方式和温度，计算出了地球内核的年龄范围——在5亿年到15亿年之间。关于内核年龄的争论已经持续了很长时间，因为它涉及到这样一个问题，即地球磁场是如何在固体内核存在之前就已经存在了？

与已知存在了30亿年的地球磁场相比，内核是非常“年轻”的。如果内核最多只存在了15亿年，那么更古老的磁场从何而来？这是否意味着那时候必然有其他过程推动了外核的对流？研究人员认为，较为年轻的内核年龄可能意味着在地球的早期历史中，让液态地核沸腾的热量并非来自于铁的凝结，而是来自于其他轻元素从铁中分离。

新的地核生长模型除了给我们带来了关于内核年龄的信息之外，也同时为地球中心镍和铁的比例给出了范围。结果表明，当镍占到内核的4%到8%时，模拟结果可以准确地再现地震观测结果。这是接近金属陨石的比例，而这些金属陨石曾经可能是太阳系中的矮行星的内核。该模型还能告诉地质学家地核的黏度，或者说其流体程度。

虽然对于究竟是什么原因造成了这种不对称内核，还尚无定论，但研究人员认为，这种不对称的增长是由某种未知的力量使得地球的东侧比西侧冷却得更快而造成的。一个可能的原因是东半球不断增加的俯冲作用，带走了地壳的寒冷部分，并将其置于地壳和地幔边界附近。

接下来，研究人员计划继续探索内核的增长将如何影响外核的流动，以此来揭开更多关于地球核心的秘密。

文字：魔里郎

封面及首图来源：Marine Lasbleis

参考文献

[1] []https://news.berkeley.edu/2021/06/03/is-earths-core-lopsided-strange-goings-on-in-our-planets-interior/[/]

本文经授权转载自 原理（ID： principia1687），如需二次转载请联系原作者。

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玄妙梦幻

昨晚北京冰雹上热搜，关于冰雹的知识你了解吗？

现代教育报

06/26 11:39

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昨天晚上，一场暴雨突袭北京，随之而来的还有分散性冰雹，让很多市民措手不及。不少市民晒出自己捡到的冰雹，有的竟有鸽子蛋大小，“北京冰雹”也登上了热搜。




有网友调侃：“从阳台捡了一小盆，这是天然的冰块，用来冰镇啤酒正合适！”


冰雹为什么多发生在春夏交替时节

春夏交替这个季节，太阳对大地过度暴晒，由于气化的原因，水蒸气上升到了空中。空中的温度相对要低很多。水蒸气遇到了冷空气，就液化成了接近于0度的小水滴，以空气中的尘埃杂质为凝结核，形成了冰晶。之后经过一层一层的包裹，越来越大。当温度急剧下降的时候，就形成了较大的冰团，这就是冰雹的形成过程。


冰雹的形成，是很多天气因素共同作用的结果，如积雨云必须达到可以冻结的温度，一般是-12~-16℃，云内还得有上升气流的支持，云的垂直厚度不能小于8000米……而在冬天，空气比较稳定，气流差没有那么大，积雨云不容易发生，所以冬天是看不到冰雹的形成的。

冰雹为什么是圆的

冰雹的成因，就是由一个个小冰晶开始，受上升气流的上托而不掉下来。在空中不断地与冷水汽相遇而长大(有点像用米粉滚着做汤圆那样)，四周的机会相等，所以是圆的。等到上升流托不住了，就以冰雹的形态落下来。加上在降落的过程中与空气磨蹭，就形成了圆溜溜的“冰球”了。


按冰雹直径、降雹累计时间和积雹厚度，将冰雹分为3级。

1.轻雹：多数冰雹直径不超过0.5厘米，累计降雹时间不超过10分钟，地面积雹厚度不超过2厘米。

2.中雹：多数冰雹直径0.5～2.0厘米，累计降雹时间10～30分钟，地面积雹厚度2～5厘米。

3.重雹：多数冰雹直径2.0厘米以上，累计降雹时间30分钟以上，地面积雹厚度5厘米以上。

冰雹预警信号分级

冰雹气象预警共分为二级，分别以橙色、红色表示。


其中冰雹橙色预警信号，表示6小时内可能出现冰雹伴随雷电天气，并可能造成雹灾，此时，人们要做好防雹和防雷电准备，应妥善安置易受冰雹影响的室外物品、小汽车等，老年人和小孩不要到户外活动。


冰雹红色预警信号，表示2小时内出现冰雹伴随雷电天气的可能性极大，可能造成重雹灾，户外行人应立即到安全的地方暂避，相关应急处置部门和抢险单位，随时准备启动抢险应急方案。

我们有办法对付冰雹吗？

冰雹通常会给人们的生产和生活带来很大的影响。它出现的范围虽然较小，时间也比较短促，但来势凶猛、强度大，并常常伴随着狂风、强降水、急剧降温等阵发性、灾害性天气过程，都给农业、建筑、通讯、电力、交通以及生命财产带来巨大损失。因为冰雹生成迅速、出现时间短促、范围相对较小、随机性强的特点，对它的准确预报难度也非常大。

当然，对于冰雹的灾害，我们也不是束手无策，中国是世界上开展人工防雹较早的国家之一，由于我们国家的冰雹灾害比较严重，所以国家在各地建立了许多试验点，进行防雹工作。试验点会通过技术手段，用火箭或者高射炮，把碘化银、碘化铅、干冰等催化剂打到云里，破坏雹云的形态，使云层降水，减少冷云冰晶的形成，从而减少，或者降低冰雹的形成。


预计今天午后到傍晚仍有雷雨天气

并可能伴有短时强降水

和短时大风等强对流天气

大家要加强防范哦


来源：北京日报、气象小秘书

编辑：张秋颖

编审：郝彬

终审：王宇 苏金柱 鲍丹禾

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玄妙梦幻

15级地震是个多大的概念？也就比送地球回姥姥家小一级而已！

天使吃西瓜

06/28 13:15

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历史上破坏最严重的是智利大地震，里氏震级为9.5级！好莱坞大片中的场景设计最多也只到十级大地震，十五级地震是个什么概念，连拍电影都不敢想象！下面就从几个关于地震等级的定义中来了解下十五级地震是个多大的概念！


尽管看起来煞有其事，但种花家并不推荐这部电影，因为它只是一部小制作的“伪大片”而已，各种特效相去甚远，大概算三流水准吧！

一、关于地震等级

一直以来对地震等级都有不同的说法，比如早期意大利火山学家麦卡利以人体对地震的感觉划分了十二个等级的地震！当然在现代地震分类中有一个专业的名词来形容这个等级：烈度！比如远离大地震中心的某个位置和某次小地震的震中烈度可能是一样的，但这并不能完整表现此次地震的强弱！

1、里氏震级：

美国加州是一个地震频发的地区，美国人里奇特和古登堡以此为案例试图建立一种能比较直观反映地震实际强度的方式，即“里氏震级”：以距离震中100KM处的的标准地震已记录指针幅度1um为标准里氏震级一级！，如果振幅增加十倍即10um则为里氏震级二级，以此类推！


2、矩震级：

矩震级一个综合指数，地震发生时对地震断层破裂面积、平均错栋梁以及岩石的剪切模量的乘积来计算出矩震级！也可以通过地震断层的规模，震源深度与岩石力学性能和错动量来求出！


二、为什么有里氏和其他震级划分后还要矩震级来表现地震的等级？

一般地震表现两个特征，烈度和地震等级大小，烈度是地震破坏力的大小，而震级则是地震波能量的大小，从里氏震级延伸出来的近震震级ML，逐步推广到面波震级Ms以及体波震级Mb等，特别是比较有意思的面波震级Ms，当Ms震级超过8.6时面临一个震级饱和的问题，因为七级的地震，振幅将达到10米！根本无法记录！因此面波震级Ms是有缺陷的！


从上图曲线来看，其他震级都有不同程度的饱和迹象，因此在在更大级别的地震上，以矩震级Mw来表示会更科学！

三、十五级地震是个多大能量的概念？

里氏震级与矩震级有着不同的数据来源，各个震级分类之间有相应的换算，我们以里氏震级与震级之间的能量释放差异为依据！里氏震级之间，每差两个等级，能量释放将差异1000倍，即每个震级之间的能量相差为：31.62倍！

里氏一级相当于能量释放：2.0×10^6焦耳

那么就可以计算15级地震是个多大的概念了！

2.0×10^6×31.62^15=6.32×10^29J

当然不必计算大伊万的当量了，因为这个能量大概是地球引力结合能：2.45X10^32J的千分之三！


即可以将地球彻底粉碎成原始星云状态能量的千分之三！是什么概念呢？大概地球早已经碎裂成数块了！当然地球还能弥合起来，因为相互之间的引力依然存在，经过千百万年的地质塑造之后仍然会恢复球体的形状，不过这和生命已经没啥关系了！


再嘴欠说一句，大概16级地震即可将地球送回姥姥家了！