根據(jù)一項(xiàng)發(fā)表在《地球物理研究快報(bào)》上的研究,科學(xué)家發(fā)現(xiàn),在短短的17年時(shí)間里,人類就讓整個(gè)地球傾斜了0.8米。這到底是怎么回事呢?下面我們就來了解一下。
正如我們所知,地球并非一個(gè)理想的球體,而是一個(gè)赤道略微隆起、兩極略顯扁平的橢球體,其表面覆蓋著不斷流動(dòng)的大氣與海洋,內(nèi)部還包含可以“流動(dòng)”的地幔以及液態(tài)的外核。這些因素共同決定了地球的質(zhì)量分布既不均勻,也并非靜止不變,而是始終處于動(dòng)態(tài)變化過程之中。
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對于處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的地球而言,任何發(fā)生在其表面或內(nèi)部的質(zhì)量重新分布,都會(huì)引起轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的變化,而根據(jù)角動(dòng)量守恒定律,當(dāng)質(zhì)量分布發(fā)生改變時(shí),地球的自轉(zhuǎn)軸必然會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的偏移,從而導(dǎo)致地球極點(diǎn)(即自轉(zhuǎn)軸與地表相交的兩個(gè)位置)在地表上發(fā)生移動(dòng)。
這種現(xiàn)象被稱為“極移”(Polar Wandering),早在一百多年前,科學(xué)家便已確認(rèn)了它的存在。長期觀測結(jié)果表明,地球的“極移”幅度通常十分微小,既包含具有明確周期性的擺動(dòng)成分,也疊加著緩慢演變的長期漂移趨勢。
在接下來的日子里,隨著觀測數(shù)據(jù)的累積以及多種高精度技術(shù)的應(yīng)用(如甚長基線干涉測量、衛(wèi)星激光測距等),科學(xué)家驚訝地發(fā)現(xiàn),從20世紀(jì)90年代開始,地球極點(diǎn)的漂移方向和速度發(fā)生了明顯的變化。
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對此,科學(xué)家最初認(rèn)為,這應(yīng)該是全球變暖惹的禍,其原理可以簡單地概括為:氣溫升高,極地冰川和高山冰雪融化,使大量原本“固定”的冰雪變成了水,流入了海洋,這會(huì)造成巨大的質(zhì)量向赤道方向的轉(zhuǎn)移,進(jìn)而影響到了地球自轉(zhuǎn)軸的傾角。
為了對這種觀點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證,科學(xué)家將1993年至2010年的實(shí)際觀測數(shù)據(jù),與根據(jù)上述理論建立的模型進(jìn)行了對比,結(jié)果發(fā)現(xiàn),模型計(jì)算出的極點(diǎn)漂移量,比實(shí)際觀測的少了大約0.8米,并且方向也對不上。
也就是說,在全球范圍內(nèi),還有一種不可忽視的質(zhì)量轉(zhuǎn)移機(jī)制在起作用,到底是什么呢?此次研究給出的答案是:人類抽取地下水的行為。
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科學(xué)家表示,這些被人類抽取的地下水,在使用后絕大部分并沒有回到地下的含水層,而是通過蒸發(fā)降水循環(huán),或者直接匯入河流,最終流向了海洋,這可以認(rèn)為是一場人造地質(zhì)運(yùn)動(dòng),即:人類將原本封存在大陸內(nèi)部地下的巨大質(zhì)量,轉(zhuǎn)移到了全球的大洋之中。
根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),在這17年里,人類抽取的地下水總量約為2.15萬億噸,科學(xué)家將其作為新的參數(shù)改進(jìn)了此前的模型,結(jié)果表明,在加入了這個(gè)參數(shù)之后,模型計(jì)算出的理論值就與實(shí)際觀測數(shù)據(jù)基本一致。
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(↑紅色箭頭代表實(shí)際觀測數(shù)據(jù),藍(lán)色虛線箭頭代表沒有輸入地下水參數(shù)的結(jié)果,藍(lán)色實(shí)線箭頭則代表輸入了地下水參數(shù)的結(jié)果)
此次研究發(fā)現(xiàn),對于地球的“極移”來說,中緯度地區(qū)是最敏感的區(qū)域,也就是說,在其他條件相同的情況下,此范圍內(nèi)的質(zhì)量轉(zhuǎn)移對地球自轉(zhuǎn)軸傾斜的力矩貢獻(xiàn)最大。
不巧的是,人類抽取地下水相對最多的區(qū)域,正好集中在北半球的中緯度地帶,數(shù)據(jù)表明,在1993年至2010年期間,地下水“虧空”最嚴(yán)重的兩個(gè)熱點(diǎn)地區(qū),分別是美國西部的加利福尼亞地區(qū)和印度的西北部,也正因?yàn)槿绱耍诙潭?7年,人類就讓整個(gè)地球傾斜了0.8米。
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科學(xué)家指出,在一年之中,地球自轉(zhuǎn)軸的總變化幅度通常都有好幾米,相比之下,人類所造成的影響,并不是一個(gè)能導(dǎo)致地球季節(jié)錯(cuò)亂或氣候突變的巨大偏移,所以在短期內(nèi),我們不必為此太過擔(dān)心,但從長遠(yuǎn)來看,我們還是應(yīng)該對其重視起來。
值得一提的是,地質(zhì)學(xué)界長久以來一直在討論“人類世”(Anthropocene)的概念,此前這種討論大多集中在地層中的塑料沉積、放射性同位素殘留或生物多樣性喪失等方面,而此次研究表明,人類的活動(dòng)甚至可以在宏觀層面上影響到地球在宇宙空間中的旋轉(zhuǎn)姿態(tài),這無疑為“人類世”的概念提供了一個(gè)新的論據(jù)。
參考資料:Drift of Earth's Pole Confirms Groundwater Depletion as a Significant Contributor to Global Sea Level Rise 1993–2010, Geophysical Research Letters . DOI: 10.1029/2023GL103509
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