地球不仅在转动，还在剧烈的振动和摇摆

据外国媒体报道，我们脚下的地球似乎坚不可摧，大部分时间保持不变。但这只是由我们有限的感知造成的幻觉。

每23小时56分4秒，地球绕其轴旋转一周。它也围绕太阳旋转。与此同时，太阳系也围绕着银河系的中心旋转。银河系怎么样？它还以令人眼花缭乱的速度围绕着宇宙中一个被称为“大吸引子”的区域旋转。

即使我们把这些放在一边，地球本身也极其不稳定。在我们脚下，大块大块的岩石相互挤压，形成了山谷和山脉。或者被“分割”成河流和海洋。地球表面不断变化和振动。

在大多数情况下，我们不必担心。但是随着我们对这些现象理解的加深，我们也对地球内部的运作有了更好的理解。这些信息对航天器的跟踪和着陆也有很大的价值。这篇文章列举了地球持续摇晃的7个原因。

压

地球仪是一个完美的球体，所以它可以沿着固定的轴平滑地旋转。但是，地球不是球形的，质量分布不均匀，旋转时容易晃动，地轴、南极和北极也会不断移动。此外，因为地球的旋转轴与质量分布的中心轴不一致，所以地球在旋转时会不断地摇晃。牛顿早就预言了这种现象的存在。更准确地说，地球也包含几种不同的振动模式。

最有影响的是“钱德勒摆动”，最初是由美国天文学家塞思·钱德勒在1891年发现的。在它的作用下，地球两极的位移大约为9米，大约每14个月形成一个完整的周期。

20世纪，科学家对这一现象提出了各种解释，包括大陆蓄水量的变化、大气压力的变化、地震以及地核和地幔交界处的各种反应。

美国宇航局喷气推进实验室的地球物理学家理查德·理查德·格罗斯在2000年解开了这个谜团。从1985年到1995年，他用最新的天气和海洋模型来监测钱德勒摆动。格罗斯的计算表明，钱德勒摆动的三分之二是由海底压力的变化引起的，而剩余的三分之一与大气压力的变化有关。“这两个原因的相对重要性会随着时间的推移而改变，”格罗斯指出，“但现在大多数人认为这种现象是由大气压力和海底压力的变化引起的。”

水

季节是影响地球摆动的第二个最重要的因素，因为它们会导致降雨量、降雪量和湿度的变化。

季节也会影响地球的摆动。

自1899年以来，科学家一直在利用恒星的相对位置来确定南极和北极的确切位置。自20世纪70年代以来，卫星也成为了一种判断工具。然而，即使钱德勒摆动和季节影响被消除，地球旋转轴的北极和南极仍将相对于地壳保持摆动。

在今年4月发表的一项研究中，美国宇航局喷气推进实验室的苏伦德拉·阿迪卡里和埃里克·伊文斯发现了地球抖动的两个主要原因。

在2000年之前，地球的旋转轴向加拿大一侧倾斜，并且每年移动几英寸。但在那之后，旋转轴开始逐渐向后移动，并逐渐转移到不列颠群岛的另一边。一些科学家认为这可能是由于格陵兰和南极冰盖的快速融化。

阿迪卡里和艾文斯研究了这一观点。他们将北极和南极的全球定位系统位置数据与负责探测地球质量变化的GRACE卫星数据进行了比较，发现格陵兰和南极冰盖的融化只能解释这一现象的三分之二。他们认为其余的是由于大陆，尤其是亚洲和欧洲的水储量减少。

里海的水量已经大大减少

这个地区的蓄水层正在干涸，并遭受干旱。但是研究人员最初认为水量太小，不会造成如此大的影响。然而，他们后来考虑了该地区的位置。“根据旋转物体的基本物理定律，两极对纬度45度附近的变化非常敏感。”阿迪卡里指出。这是欧亚大陆流失大量水的地方。该研究还发现，该大陆的水储备也可能解释地球自转的另一种摇摆模式。

地球的旋转轴每6到14年变化一次，向东或向西移动0.5到1.5米。整个20世纪，研究人员一直对此感到困惑。然而，阿迪卡里和伊文斯发现，在2002年至2015年期间，每当欧亚大陆经历干旱，地轴都会向东倾斜。当该地区较潮湿时，地轴将向西倾斜。"我们发现这两者恰到好处。"阿迪卡里说，“这是我们第一次发现全球干湿变化和地轴偏移方向之间存在一对一的匹配关系。”

人为因素

尽管水和冰的运动是由自然和人为因素引起的，但是影响地球摆动的其他因素完全是人为的。

在2009年的一项研究中，同样在喷气推进实验室工作的费利克斯·兰德尔(Felix Lander)计算出，如果二氧化碳含量在2000年至2100年间增加一倍，海洋将会升温并迅速扩张，导致北极在下个世纪每年向阿拉斯加和夏威夷移动1.5厘米。

2007年，兰德尔还通过该模型估计了海洋变暖对海底压力和洋流的影响。他发现这些变化会导致地球质量转移到高海拔地区，并将每天的时间缩短0.1毫秒，即十分之一秒。

地震

移动时，不仅大量的水和冰会影响地球的旋转，体积足够大的岩石也会有同样的影响。当地质板块突然与其他板块摩擦时，地震就发生了。理论上，这将在一定程度上改变地球的旋转。

格罗斯研究了2010年智利海岸发生的8.8级地震。他计算出地质板块的运动将地球的质量分布轴移动了大约8厘米。

2010年智利地震产生了深远的影响。

然而，这只是基于模型的估计。从那以后，格罗斯和其他研究人员一直在跟踪每次地震后的全球定位系统卫星数据，看地球自转是否真的发生了变化。他们还没有成功，因为很难完全消除影响地球自转的其他因素。“我们的模型并不完美。还有其他因素掩盖了小地震的影响。”格罗斯说。

当地质板块与其他板块摩擦时，地球质量分布的变化也会影响每天的长度。这有点类似于溜冰者旋转时的情况:如果他们想加速旋转，他们可以收回手臂，使自己的身体更接近身体；如果你想放慢速度，你可以做相反的事情。格罗斯的计算结果显示，2011年日本发生的9.1级地震将每天的时间缩短了1.8微秒。

暴风雨

当地震发生时，会产生地震波并在地球内部传递能量。地震波分为两种类型。“P波”在传播过程中会拉伸和挤压周围的材料，振动方向与波的传播方向相同。一个较慢的“S波”将来回摇摆，振动方向与波传播方向成直角。

最严重的风暴被称为“天气炸弹”

强烈的风暴也会产生类似地震的微弱地震波，称为微震。不久前，科学家们刚刚在微震波中发现了S波的来源。

在今年8月发表的一项研究中，东京大学的西田基武和东北大学的高木良田报告说，他们在日本南部使用了202个探测器来跟踪P波和S波。结果表明，这些地震波起源于一次严重的北大西洋风暴。在这种被称为“天气炸弹”的风暴中，风暴中心的气压会异常迅速地下降。以这种方式追踪微震波将有助于研究人员更好地了解地球的内部结构。

月亮

不仅仅是地球上的现象会影响它们自己。最近的研究表明，大规模地震更有可能发生在满月和新月附近。这是因为太阳、月亮和地球形成了一条三点一线，这导致了地球引力的增强。

月球的引力会影响地震吗？

在今年9月发表的一项研究中，东京大学的Satoshide和他的同事分析了过去20年的潮汐压力，即每次大地震前两周。总共发生了12次8.2级或以上的强烈地震，其中9次发生在新月或满月前后。但是较小的地震并不反映这一规律。

Ide的结论是，在此期间，地球的重力得到加强，地质板块上的力也得到加强。这种变化本身可以忽略不计，但是如果这些板块已经处于巨大的压力之下，一点额外的力量就足以导致大规模的岩石断裂。虽然这种说法似乎是可信的，但许多科学家仍然持怀疑态度，因为Ide只分析了12次地震。

太阳

还有一个更有争议的理论，即来自太阳内部的振动也可以解释地球上的许多振动现象。当气体在太阳内部运动时，会产生两种不同的波。压力产生的波叫做p型波，重力产生的波叫做g型波。

p型波需要几分钟来完成一个振动周期，而g型波需要几十分钟甚至几个小时。上述持续时间是这两个波的周期。

太阳内部一直在振荡。

1995年，加拿大皇后大学的大卫·汤姆森领导的一个研究小组分析了1992年至1994年的太阳风性能。他们发现太阳风的波动周期与p型波和g型波的波动周期相同，表明太阳风在某种程度上会受到太阳振动的影响。2007年，汤姆森发表了一份报告，指出海底电缆的电压波动、地球上的地震波，甚至手机断线的频率都符合这两种太阳波的规律。

然而，其他科学家认为汤姆森的理论基础并不牢固。计算机模拟显示，这两种类型的太阳振动波，特别是g型波，在传播到太阳表面时变得非常弱，不能影响太阳风。即使能造成冲击，这些定律也会在漫长的地球之旅中被行星间的各种力量摧毁。

“他在不同时期确定的频率一直在变化，如果它真的是g型波，这个频率应该是相对稳定的。”加州预测科学的皮特·莱利指出。早在1996年，他就在一项研究中质疑了汤姆森的初步结果。“我们用同样的方法分析了大卫·汤姆森使用的数据，但是没有发现任何p型波或g型波影响地球振动的证据。”显然，汤姆森的理论可能站不住脚。但是有许多其他的原因可以解释地球的振动和摇动。