地球不是一颗完美的球。因为自转,它在两极略扁、在赤道鼓起。而一项新研究给出的结论有点反直觉:这颗星球正在变得越来越圆。
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这项研究发表在《JGR Solid Earth》期刊上,作者是希腊塞萨洛尼基亚里士多德大学的大地测量学教授克里斯托弗罗斯·科察基斯(Christoforos Kotsakis)。他利用全球导航卫星系统(GNSS)的直接测量数据,追踪地球形状随时间的变化。
GNSS 的好处是"直接量",但短板也很明显:南北极附近站点稀少,偏远大洋上也几乎没有,因为设备必须架设在浮标上。科察基斯为此开发了一套新的分析方法,用来更好地捕捉地表的形变。
结果是这样的:2011 年到 2015 年间,两极在抬升,赤道的鼓包在收缩,各自约为每年 0.04 英寸(1 毫米)。放在地球赤道直径约 7926 英里(12756 公里)的尺度上,这个数字小得几乎可以忽略。但它比 1997 至 2000 年间的变化要大——那几年地球每年变圆约 0.02 英寸(0.5 毫米)。换算下来,每过十年,地球变圆的速度每年多出约 0.016 英寸(0.4 毫米)。
推动这一变化的,是极地冰盖的融化。科察基斯的解释是:冰盖消融后,地壳承受的压力减轻,于是缓慢抬升——有点像面团发酵后,你用手指按下去,它会慢慢弹回来。与此同时,赤道方向质量增加,压在地壳上,把那里的鼓包压小了一些。
但这里有个转折。如果把固体地球和海洋放在一起算,情况就反过来了:整个星球其实在以每年约 0.03 英寸(0.8 毫米)的速度变扁。原因是水从两极流向赤道,海洋在赤道越来越鼓。这部分"水的重量"盖过了下方岩石正在发生的变圆趋势。
换句话说,岩石圈在变圆,海洋在变鼓,两者方向相反,合起来的结果是变扁。这也是为什么这项发现只适用于地球的固体部分。
还有一件事值得放在一起看:其他研究显示,这类形变也在拖慢地球的自转。
除了 GNSS,研究人员还会通过测量重力场来追踪地球形状的变化——重力场会随不同区域的质量分布而变。科察基斯发现,GNSS 的变化与重力场测量并不完全吻合,这说明地球的形状和重力场并非严丝合缝地同步变化。不过两种方法可以配合使用,用来追踪气候变化的主要影响,尤其是格陵兰和南极洲的冰盖融化,以及海水的各种运动。
所以,地球变圆这件事本身并不神奇。真正值得留意的是:一个每年 1 毫米的微小位移,居然能被用来反推人类在极地冰盖上留下了多深的印记。
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