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宋曉東-美籍華裔地球物理學(xué)家福建南平人，1986年以優(yōu)異成績(jī)從中國(guó)科技大學(xué)地球空間科學(xué)系畢業(yè)被保送到石油部石油勘探開發(fā)科學(xué)研究院攻讀研究生，三年后獲香港邵逸夫獎(jiǎng)學(xué)金赴美國(guó)加州理工學(xué)院攻讀博士。現(xiàn)任伊利諾伊州大學(xué)教授，中國(guó)科大兼職教授。 地球科學(xué)博大精深，地球內(nèi)核隱秘而遙遠(yuǎn)，研究?jī)?nèi)核是極其困難的課題。宋曉東通過長(zhǎng)期潛心觀察研究，繼1996年首先發(fā)現(xiàn)地球內(nèi)核自轉(zhuǎn)并被國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊美國(guó)《科學(xué)》雜志評(píng)為本年度全球十大科技成就之后，1998年他又提出了地球內(nèi)核呈層狀分布理論，這一創(chuàng)新研究成果在《科學(xué)》發(fā)表后，立即在國(guó)際學(xué)術(shù)界引起強(qiáng)烈反響。

人物信息

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，地球內(nèi)核的旋轉(zhuǎn)速度每年要比地幔和地殼快0.3到0.5度，也就是說，地球內(nèi)核比地球表面構(gòu)造板塊的運(yùn)動(dòng)速度快5萬(wàn)倍，新發(fā)現(xiàn)有助于科學(xué)家們解釋地球磁場(chǎng)是怎樣產(chǎn)生的。美國(guó)伊利諾伊大學(xué)地球物理學(xué)家宋曉東教授是這項(xiàng)研究工作的負(fù)責(zé)人，他們的成果發(fā)表在2005年8月26日出版的美國(guó)《科學(xué)》雜志上。新發(fā)現(xiàn)也結(jié)束了一場(chǎng)為期9年的爭(zhēng)論。宋曉東說：“我們相信我們得到了確鑿的證據(jù)?！?/p>

加州大學(xué)圣克魯斯分校的地球科學(xué)教授加里·格拉茲麥爾說：“這是一項(xiàng)有意義的發(fā)現(xiàn)，它減少了一個(gè)領(lǐng)域中的不確定性，你能從中學(xué)到新東西?！蓖诘摹犊茖W(xué)》雜志專門為這一發(fā)現(xiàn)配發(fā)評(píng)述文章，美國(guó)的《紐約時(shí)報(bào)》、《國(guó)家地理》雜志和英國(guó)的《物理學(xué)世界》等對(duì)這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)報(bào)道。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)為這項(xiàng)工作提供了資助。

地核由固體金屬構(gòu)成，它包括一個(gè)大小與月球相當(dāng)?shù)闹睆綖?400公里的固態(tài)內(nèi)核，和直徑為7000公里的液態(tài)外核?？茖W(xué)家們認(rèn)為，內(nèi)核在產(chǎn)生地球磁場(chǎng)的地球動(dòng)力學(xué)中發(fā)揮了重要作用，來自地球動(dòng)力學(xué)的電磁轉(zhuǎn)矩導(dǎo)致內(nèi)核相對(duì)于地幔和地殼旋轉(zhuǎn)。

早在1996年，宋曉東和保羅·理查德還是紐約哥倫比亞大學(xué)拉蒙特—多爾蒂地球觀測(cè)站的地震學(xué)家，通過對(duì)穿越地球的地震波的分析，他們第一次提出了地球內(nèi)核的旋轉(zhuǎn)速度比其它部分快的觀點(diǎn)。但這在當(dāng)時(shí)有相當(dāng)爭(zhēng)議，部分地震學(xué)家懷疑推導(dǎo)出結(jié)果的數(shù)據(jù)有誤，或是假象；也有科學(xué)家曾試圖證明地球內(nèi)核的運(yùn)動(dòng)速度并不比其它部分快；部分科學(xué)家說，雖然內(nèi)核在旋轉(zhuǎn)，但它的速度比哥倫比亞學(xué)者提出的速度慢多了；有人則說，他們沒有發(fā)現(xiàn)跡象表明內(nèi)核比地球的其它部分轉(zhuǎn)得快。

之后，宋曉東到伊利諾伊大學(xué)地質(zhì)系做教授，他和仍在哥倫比亞大學(xué)的理查德共同領(lǐng)導(dǎo)了一項(xiàng)新研究，他們的研究將消除人們對(duì)這個(gè)結(jié)論的任何懷疑。

宋曉東說：“盡管還不能精確地測(cè)定出內(nèi)核旋轉(zhuǎn)的速度，但我們的論文表明這個(gè)速度不可能是零?！钡厍蛟谝惶鞎r(shí)間里自轉(zhuǎn)一次，或360度，新研究表明，地球內(nèi)核的旋轉(zhuǎn)速度每年比其它部分快0.3到0.5度。這個(gè)更為精確的發(fā)現(xiàn)比他們1996年提出的快1.1度慢一點(diǎn)。

通過對(duì)歷史上地震波穿過地球液體核和固體內(nèi)核的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，宋曉東等發(fā)現(xiàn)了令人信服的證據(jù)，表明地球的固體內(nèi)核確實(shí)以不同的速度在旋轉(zhuǎn)。從大西洋的南桑威奇群島地區(qū)到美國(guó)南部海岸線，他們對(duì)18個(gè)相似地震進(jìn)行了觀察。相似地震也稱為波形地震對(duì)(earthquake waveform doublet), 在同一臺(tái)站記錄的一對(duì)地震的波形完全一樣，說明這兩個(gè)地震發(fā)生在同一地點(diǎn)。宋曉東等發(fā)現(xiàn), 這些地震對(duì)在阿拉斯加州及靠近的地方的58個(gè)地震臺(tái)站都有記錄，地震對(duì)的間隔時(shí)間跨越0到35年，從而讓研究人員能觀察地震波隨時(shí)間的變化。

宋曉東說：“當(dāng)?shù)卣饘?duì)的兩個(gè)事件的時(shí)間相隔大于幾年時(shí)，穿越地球內(nèi)核的相似地震波在旅行時(shí)間和波形上表現(xiàn)出系統(tǒng)性的變化。惟一可信的解釋就是內(nèi)核的運(yùn)動(dòng)?！?/p>

為什么地球內(nèi)核會(huì)以不同速度旋轉(zhuǎn)呢？宋曉東認(rèn)為最可能的解釋是電磁耦合，“在外核層產(chǎn)生的磁層擴(kuò)散到內(nèi)核層，并在那里產(chǎn)生出電流。電流與磁場(chǎng)的相互作用導(dǎo)致內(nèi)核旋轉(zhuǎn)，就像電樞在電動(dòng)機(jī)中旋轉(zhuǎn)”。

早年經(jīng)歷

早在1996年，宋曉東和保羅·理查德還是紐約哥倫比亞大學(xué)拉蒙特―多爾蒂地球觀測(cè)站的地震學(xué)家，通過對(duì) 穿越地球的地震波的分析，他們第一次提出了地球內(nèi)核的旋轉(zhuǎn)速度比其它部分快的觀點(diǎn)。但這在當(dāng)時(shí)有相當(dāng) 爭(zhēng)議，部分地震學(xué)家懷疑推導(dǎo)出結(jié)果的數(shù)據(jù)有誤，或是假象；也有科學(xué)家曾試圖證明地球內(nèi)核的運(yùn)動(dòng)速度并 不比其它部分快；部分科學(xué)家說，雖然內(nèi)核在旋轉(zhuǎn)，但它的速度比哥倫比亞學(xué)者提出的速度慢多了；有人則說，他們沒有發(fā)現(xiàn)跡象表明內(nèi)核比地球的其它部分轉(zhuǎn)得快。之后，宋曉東到伊利諾伊大學(xué)地質(zhì)系做教授，他和仍在哥倫比亞大學(xué)的理查德共同領(lǐng)導(dǎo)了一項(xiàng)新研究，他們 的研究將消除人們對(duì)這個(gè)結(jié)論的任何懷疑。

宋曉東說：“盡管還不能精確地測(cè)定出內(nèi)核旋轉(zhuǎn)的速度，但我們的論文表明這個(gè)速度不可能是零?！钡厍蛟?一天時(shí)間里自轉(zhuǎn)一次，或360度，新研究表明，地球內(nèi)核的旋轉(zhuǎn)速度每年比其它部分快0.3到0.5度。這個(gè)更 為精確的發(fā)現(xiàn)比他們1996年提出的快1.1度慢一點(diǎn)。

通過對(duì)歷史上地震波穿過地球液體核和固體內(nèi)核的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，宋曉東等發(fā)現(xiàn)了令人信服的證據(jù)，表明地 球的固體內(nèi)核確實(shí)以不同的速度在旋轉(zhuǎn)。從大西洋的南桑威奇群島地區(qū)到美國(guó)南部海岸線，他們對(duì)18個(gè)相似地震進(jìn)行了觀察。相似地震也稱為波形地震對(duì)(earthquake waveform doublet), 在同一臺(tái)站記錄的一對(duì)地 震的波形完全一樣，說明這兩個(gè)地震發(fā)生在同一地點(diǎn)。宋曉東等發(fā)現(xiàn)，這些地震對(duì)在阿拉斯加州及靠近的地 方的58個(gè)地震臺(tái)站都有記錄，地震對(duì)的間隔時(shí)間跨越0到35年，從而讓研究人員能觀察地震波隨時(shí)間的變化 。

宋曉東說：“當(dāng)?shù)卣饘?duì)的兩個(gè)事件的時(shí)間相隔大于幾年時(shí)，穿越地球內(nèi)核的相似地震波在旅行時(shí)間和波形上 表現(xiàn)出系統(tǒng)性的變化。惟一可信的解釋就是內(nèi)核的運(yùn)動(dòng)?！?為什么地球內(nèi)核會(huì)以不同速度旋轉(zhuǎn)呢？宋曉東認(rèn)為最可能的解釋是電磁耦合，“在外核層產(chǎn)生的磁層擴(kuò)散到 內(nèi)核層，并在那里產(chǎn)生出電流。電流與磁場(chǎng)的相互作用導(dǎo)致內(nèi)核旋轉(zhuǎn)，就像電樞在電動(dòng)機(jī)中旋轉(zhuǎn)”。

加州大學(xué)圣克魯斯分校的地球科學(xué)教授加里·格拉茲麥爾說：“這是一項(xiàng)有意義的發(fā)現(xiàn)，它減少了一個(gè)領(lǐng)域 中的不確定性，你能從中學(xué)到新東西?！蓖诘摹犊茖W(xué)》雜志專門為這一發(fā)現(xiàn)配發(fā)評(píng)述文章，美國(guó)的《紐約時(shí)報(bào)》、《國(guó)家地理》雜志和英國(guó)的《物理學(xué)世界》等對(duì)這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)報(bào)道。美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和中國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金會(huì)為這項(xiàng)工作提供了資助。

地核由固體金屬構(gòu)成，它包括一個(gè)大小與月球相當(dāng)?shù)闹睆綖?400公里的固態(tài)內(nèi)核，和直徑為7000公里的液態(tài)外核?？茖W(xué)家們認(rèn)為，內(nèi)核在產(chǎn)生地球磁場(chǎng)的地球動(dòng)力學(xué)中發(fā)揮了重要作用，來自地球動(dòng)力學(xué)的電磁轉(zhuǎn)矩導(dǎo) 致內(nèi)核相對(duì)于地幔和地殼旋轉(zhuǎn)。

外界評(píng)價(jià)

華盛頓大學(xué)的地震學(xué)家肯尼思·克里杰對(duì)這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)行評(píng)論說：“這一發(fā)現(xiàn)消除了地球內(nèi)核是否與地幔以不 同的速度旋轉(zhuǎn)的僅存不多的懷疑?！?格拉茲麥爾說，他和同事的計(jì)算機(jī)模擬顯示，地球內(nèi)核確實(shí)比外部旋轉(zhuǎn)得快，但由于缺少詳細(xì)的數(shù)據(jù)，模型 沒有得出究竟快多少。新研究的數(shù)據(jù)將提高計(jì)算機(jī)模型的水平，讓科學(xué)家能更好地理解地球內(nèi)部是如 何工作的。這篇論文的共同作者除了宋曉東和理查德以處，還包括哥倫比亞大學(xué)的研究生張健和研究科學(xué)家費(fèi)利斯·瓦 爾德豪澤，以及伊利諾伊大學(xué)的研究生李迎春和孫新雷。