地球,這顆蔚藍色的星球,是人類生存和繁衍的家園。從古至今,人類一直敬畏天地,與之同時,也一直沒有停止過對于天地的探索。雖然地球以約每秒464米的速度在不停地自轉,但是生活在地球上的人們卻從未感覺到任何不適。
你好科普小貼士:地球自轉是固體地球繞著自己的軸轉動,方向是由西向東;所以地球是由西至東自轉的。從天球的北極點鳥瞰,地球自轉是逆時針方向旋轉;從南極點上空看是順時針方向旋轉。
我們似乎是生活在一片踏實的土地上,沒有任何人隨著地球進行高速的運動。這也是為什么古人發展出了“天圓地方”的說法。地球,在他們的心目中就是一塊四四方方的給予人類滋養的土地。
你好科普小貼士:蓋天說是中國古代的一種宇宙學說。認為天像一個圓鍋蓋在大地之上,故名“蓋天說”,與渾天說和宣夜說并稱為“論天三家”。
隨著科學技術的進步,我們逐漸了解到了地球是一個橢圓形的星球,還有著強大的萬有引力,這才是讓我們踏實生活在地球表面的原因之一。
除了偶爾發生在世界各地的震級較強的地震,提醒著我們地球表面的板塊是在不停地活動著,我們似乎都感覺不到地球在運動。
你好科普小貼士:日本位于環太平洋地震帶邊緣,這一全長4萬公里的地震帶像一個巨大的環,圍繞著太平洋分布。它集中了全世界80%以上的淺源地震、幾乎全部的中源和深源地震。
雖然給我們日常生產和生活帶來更多影響的是自然界的風霜雨雪,但是隨著人類科技的進步,我們有了溫室大棚、人工降雨等等先進的措施來幫助我們抵御看天吃飯,看天穿衣的問題。
然而,地震,海嘯等等從地球內部帶給我們的災害目前看來還是無法準確預測,更無法被人類所控制的,這就更吸引著科學家們不斷地去探索地心深處,揭開地心跳動的神秘面紗。
地球共振頻率是什么?
要說到地心跳動,不得不先提到美國的一個工程師,特斯拉。他在1889年進行的一次實驗當中,發現了地球的共振頻率,當時這個頻率接近8赫茲。
你好科普小貼士:舒曼共振原理:簡單地說全球雷暴產生的閃電活動等效于一個電流發生器,向電離層充電維持了全球電流平衡和電離層電位。
時間又來到了1952年,德國一位名叫舒曼的科學家在研究地球及其電離層的系統時也發現了地球的共振頻率。
舒曼指出,地球和電離層可以構成一個共振腔體,這個腔體中存在著一個特殊的共振頻率,這個頻率主要是由地球的尺寸決定的,并由閃電或者雷暴的活動所引發。
舒曼進一步將這個頻率確定到了7.83赫茲,后來人們把這個精準的地球共振頻率稱為“舒曼共振”。
地球震動監測
除了以上兩種可以捕捉到地球脈搏的頻率以外,人們為了更加了解地心的運動,在全世界范圍內建造了大量的地震監測站點,日復一日地監測地球每一次的震動信息。
而且隨著科技的進步,這些監測手法和設備的更新也不斷地提高了監測數據的精準度。
你好科普小貼士:地震預警就是利用縱波比橫波傳播速度快,以及電磁波-其傳播速度約為300000km/s,因此遠比地震波傳播速度快的原理來實現的。
人們通過監測發現,地球幾乎每一分每一秒都在發生震動,而絕大多數震動都非常的輕微,所以我們幾乎沒有感覺。但是人們也沒有發現這些振動波之間的規律,因此也還是沒有辦法對地震進行準確地預測。
26秒一次的震動規律
時間的車輪又向前滾動,來到了1960年。在這一年里,杰克.奧利弗,美國哥倫比亞大學地球研究所的一位研究員,他在分析地球累積的震動數據時發現了其中的一個規律,地球每隔26秒就會震動一次。
你好科普小貼士:1961年6月6日,美國哥倫比亞大學杰克·奧利弗在拉蒙特·多爾蒂地球觀測站,通過紙質記錄儀,第一次記載下了“地球脈動”,每26秒跳動一次。
經年累月從來沒有出現過偏差,只不過這樣的震動較為輕微,人們完全感覺不到它的存在,就像人類的“心跳”一樣。
而且,經過數據比對,科學家發現這個震動在全球范圍內都可以被監測到。這個發現,讓科學界產生了濃厚的興趣,他們想進一步研究看看產生這個微型地震的震源,也就是相當于人類產生心跳的心臟到底在哪里?
尋找地球的“心臟”之旅
在當時的技術手段和儀器設備監測下,震源只能大致確定在南大西洋。隨著科技的進步,借助著更加精密的儀器,在2006年,科學家們利用三角測量法將震源范圍進一步縮小在非洲西海岸的幾內亞灣附近。
你好科普小貼士:幾內亞灣位于非洲西岸,它包括貝寧灣和邦尼灣,是大西洋的一部分。赤道與本初子午線在這里交匯。
在大致確定了震源范圍之后,人們就能夠集中精力進行深入的研究,開始探尋引起地球心跳的原因。目前看來,科學界主流學說主要分為兩個派別:
其一,波浪理論。
一部分科學家認為地球的規律震動是由于海浪引起的。
我們都知道,地球上的大氣以及海洋運動主要是因為熱量的差異造成的,由于地面受熱不均,溫度高的地方空氣受熱上升,溫度低的地方空氣遇冷下沉,空氣就這樣流動起來。在海面上風的流動就會帶來海水的波動,也就是我們常見的海浪啦。
你好科普小貼士:葡萄牙的小鎮納扎爾(Nazare)的海灘上有世界上最大的海浪。每年有大量的沖浪愛好者來此征服海浪。
當然,廣義上的海浪,還包括天體引力、海底地震、火山爆發等等內外力的相互作用下形成的海浪。
流動的海浪不斷地沖擊海岸線和大陸架,因為海浪在沖擊時會帶來巨大的水壓,而且海浪的潮汐和流動都有著天然的規律,因此,在海浪有規律地不斷沖刷著大陸架的情況下,就產生了周期性的微型地震。
然而,學術界對于這個理論產生了很多的質疑。
因為我們如果做一個實驗來看,我們用一個硬物敲擊桌面的一個點,那么敲擊點就會產生震動,而且振動波會逐漸傳播到整個桌面,但是因為桌面各個點承受到的敲擊力度不同,所以不同點檢測到的振動波強度是不一樣的。
你好科普小貼士:沿岸漂移是指海浪進入港灣后,受地形所阻,不能再平行海岸線前進。在風力的驅動下,沖流往往以斜線登岸;但當前進的力量耗盡,地心吸力作用會使回流直線退回海中。
因此,如果按照這個原理來推導的話,海浪沖擊大陸架而傳導出來的力量會隨著距離的拉長而逐漸地減弱,所以距離震源越遠的地方監測到的地球震動會越弱。事實上,全球各地的觀測站監測到的地震強度完全一致,這也就意味著震動波沒有發生任何的衰減,因此這個理論目前看來是站不住腳的。
其二,火山理論。
對于這個問題,我國的科學家也展開了研究,提出了一個新的理論,也就是地球的規律心跳是因為地質運動中的火山爆發引起的。
科學家發現,在震源范圍內有一座火山,這座火山的噴發引起了地球的震動。
但是對于這個理論,學術界的質疑聲就更多了,比如說為什么就是震源內的這座火山引起了地球的震動?在世界各地靠近大陸架的火山還有很多,為什么都沒有像這座火山一樣引發地球震動?
你好科普小貼士:大塔穆火山是一座位于太平洋西北部的不活躍的盾狀火山,體積近700萬立方公里, 2013年9月5日被宣布可能為單一火山,如果得到佐證,大塔穆火山將成為地球上已知的最大火山。
因為這個理論還沒有足夠的證據來支撐,所以要證實它,必須進一步對這座火山的內部進行研究,才能夠找出究竟是不是火山引發了地球的心跳,或者是這座火山有什么特別之處能夠引發地球的心跳?
根據上述的理論研究,我們可以想象得到的是,波浪理論在一定程度上來講已經被推翻,現在唯有可能解釋地球心跳的就是火山理論。
這就需要進行地質學方面的研究來找出證據證明,或者就算火山理論不成立,通過地質學進一步研究地球的內部應該就能夠找到地震波出現的原因。
能否鉆進地心一探究竟?
距離發現地球心跳已經60多年了,為什么現在還沒有找到這顆跳動的心臟呢?科學界肯定比你我都想進入地球內部一探究竟,但是就目前的情況來看,研究太空可比進入地球內部容易多了。
你好科普小貼士:旅行者1號是一艘太陽系外空間探測器。于1977年9月5日發射,是人類有史以來飛行距離最遠的飛行器,目前已經離開太陽系。
隨著近些年各國航空航天科技的進步,人類已經成功地突破了地球大氣層的限制,登陸月球,建立國際空間站,開始了對于宇宙的研究之旅。美國發射的“旅行者”宇宙探測器也已經到達距離地球218億公里外的世界,正向著太陽系邊緣飛去。
總的說來,人類在對于太空的研究方面已經取得了長足的進展,而對于研究地球的科學家來說,往往只能望“球”興嘆。
這是為什么呢?
小編想來,最根本的原因就是整個地球又厚又硬,讓人們很難進入到地球的內部進行各項研究。
目前已知地球整體有三層結構,從外到內分別是地殼、地幔和地核。
你好科普小貼士:地球地核、地幔和地殼的分界面,主要依據地震波傳播速度的急劇變化推測確定。
地殼就是我們平時所接觸到的地球表面層,根據地勢不同而呈現出高低起伏的形狀,所以地殼的厚度也是不一的。
比如,在我國的青藏高原,地殼的厚度能夠達到65公里以上,當然有些在海洋下面的地殼厚度僅有5-10公里。
光看這個數字,大家可能沒有比較直觀的感覺,如果我告訴你地球赤道的半徑是大約6400公里的話,你是不是就覺得地殼的65公里厚度也就是薄薄的一層了。光是看地殼和地球半徑的數據對比,就已經可以想見地球到底有多厚了。
你好科普小貼士:地球是太陽系中由內及外的第三顆行星,是宇宙中人類已知唯一存在生命的天體,也是人類居住的星球,其質量約為5.97×10千克,半徑約6,371千米,平均密度5.5 g/cm。
那么地殼又分為兩層,上層是花崗巖層,下層是玄武巖層,都具有一定的硬度。而且根據測算得知,地殼內的溫度和壓力隨著深度的加深而逐漸增加,基本達到每深入100米溫度就會升高1攝氏度的程度。
根據近年來的鉆探結果顯示,一旦鉆探到深度3公里的地殼中,溫度的增加幅度會更大,因此,如果鉆探達到地殼11公里深處時,預計溫度可以達到將近200攝氏度。
那么現在人類已經鉆探到地球內部的什么地方了呢?
曾經美蘇兩國在冷戰期間,不僅大搞軍備競賽,還比拼科技實力,上天入地無所不用其極。
在當時美國和蘇聯都分別提出了“莫霍計劃”以及“地球望遠鏡計劃”,都嘗試在研究地球內部結構的方面打敗對方。
你好科普小貼士:莫霍計劃是美國一項試圖鉆穿地殼到達莫霍面的計劃,為太空競賽提供地球科學補充。該項計劃最早于1952年由美國多樣性協會向美國國家科學基金會提出建議,最終于1958年被采納。
美國的計劃進行得不是那么順利,很快就被終止了。而蘇聯雖然在這方面強過美國,但是也只能挖掘到地殼的12.226公里處。終止的原因主要是由于以下幾點:
你好科普小貼士:地球望遠鏡計劃是指在1960年到1962年間,太空競賽期間前蘇聯科學家計劃鉆出一個“俄羅斯超深鉆探(Russian Mohole)”的計劃。
1. 當時挖到地殼7000米深度時,旋轉鉆機的鉆頭就會經常發生斷裂,到后來隨著鉆孔深度的增加,鉆頭很快就被磨平。而且由于鉆孔太深,更換一次鉆頭都需要耗時7-8小時;
2. 之前也提過,越往地下挖掘,溫度也越高。到后來,鉆井里面的溫度太高以致于很容易將普通的鉆頭融化掉。蘇聯工程師只能特制了一批能夠承受高溫的鉆頭,但這樣的鉆頭確實耗資巨大。
3. 隨著挖掘的深入,挖掘難度越來越大,所需資金也逐步攀升,而且挖掘的都是地殼層,無法帶來更多有價值的科研成果。因此,這個項目也就壽終正寢了。
你好科普小貼士:科拉超深井是蘇聯于1970年在科拉半島鄰近挪威國界的地區開始的一項科學鉆探,其中最深的一個鉆孔SG-3在1989年達到12,226米,截止目前,以真實垂直深度計算,這個鉆孔仍是到達地球最深處的人造物。
剛才提到了地殼的厚度平均約為5-60公里,所以,這12公里的鉆井連地殼層都沒有打破,更別提接下來的地幔和地核了。
有人可能會說,古時候不是有愚公移山的故事嗎?
如果我們一代又一代持續地向地心深鉆,是否有一天我們就能夠到達地心呢?
你好科普小貼士:地球內部越接近地心,溫度越高,地心點的溫度據科學家推測約為攝氏6000度。
除了時間的問題,還有一個擺在我們面前的攔路虎就是高溫,地殼深處的溫度都已經高達幾百度了,地幔層更是處于熔融狀態,不僅溫度更高,流動性也大,按現有的設備和手段,恐怕是難以將其挖通。
結語
通過小編整理的這個例子,大家是不是就容易了解為什么人類目前很難到達地球內部進行研究了吧。但是屬于地球的心跳一直在那里,吸引著一代又一代科學家前赴后繼地去探尋這顆神秘的地球之心。
你好科普小貼士:地球空洞說是一種認為地球是一顆中空星球的假說,該假說還通常認為地球有一個適宜人類居住的內表面。但現在這一想法只有很少支持,大多數科學家認同地球是一個實心天體,并認為地心空洞說是偽科學。
小編相信,就像人們通過堅持不懈的努力得以解開宇宙一個又一個的奧秘那樣,在未來,隨著科技的進步,我們也能夠向地球深處進軍,更多地了解我們賴以生存的這顆星球。