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水和空气在搬家,地球的质量中心也会移动

约2分钟读完 Tiny Why编辑部 · 文:特派员 好奇

词语
质量中心

地球所有物质合在一起时的平衡位置。

低轨卫星

在距离地球较近的轨道上运行的卫星。

GRACE-FO

用两颗卫星测量地球引力变化的任务。

发生了什么

NASA喷气推进实验室(JPL)的研究团队提出了一种更精确的方法,用来追踪地球的质量中心。质量中心是地球所有物质合在一起时的平衡位置。它不一定和地球外形的几何中心重合。雪、雨、海水、冰和空气会随着季节移动,所以质量中心也会相对几何中心移动几毫米。这不代表地球的总质量变多或变少。NASA的报道说,这项方法和结果发表在《Geophysical Journal International》的一项研究中。

背景:为什么中心会移动

如果地球是一颗坚硬的蓝色球体,它的外形中心会很清楚。但真实的地球表面一直在变化。雪会积累和融化,雨水会流进河流和海洋,海水会因为降雨和融水而变化。空气的温度和密度也会随季节改变。这些物质的位置变了,地球的平衡位置就会跟着改变。

科学家已经用空间和地面方法测量这个位置很多年。2017年和2023年的两次国际估计相差0.27英寸,也就是7毫米。这个差值几乎和质量中心本身的移动一样大,说明测量非常困难。研究人员要用地面站和卫星,去测量一个一直在变化的目标。

为什么重要

卫星会围绕地球的质量中心运行。卫星定位和从卫星测量地面高度,也需要准确的参考点。如果参考点有小误差,地图制作、全球航运和精细农业使用的位置数据都可能受到影响。人们不会感觉到这个移动,但现代技术需要非常准确的位置信息。

已经确认的结果

JPL团队的新方法结合了多种观测资料。它加入了GPS追踪数据和多颗低轨卫星的轨道资料,也考虑了水和冰的重量让地壳发生轻微变形的影响。研究人员还使用了LAGEOS 1和LAGEOS 2的激光追踪资料。这两颗卫星表面装有反射棱镜,全球20多个国家的地面站可以追踪它们。

研究还找到了季节变化与中心移动之间的联系。北美和欧亚大陆的积雪在3月最多,会让质量中心向北极方向移动约3毫米。4月,亚马孙河流域的雨水达到2400吉吨,也就是2400亿吨,会让中心向南美方向移动2.2毫米。东南亚季风带来的水在11月最多,约600吉吨。8月至10月,降雨和融水让海洋中的水增加,巨大的太平洋产生了最明显的影响。冬季寒冷而密度较大的空气,也会改变平衡位置。

这些计算结果与GRACE-FO卫星的观测相符。GRACE-FO由两颗卫星组成,可以测量地球引力的月度变化。地面和地下水的移动,是这些变化的重要原因。

还不确定什么

新的估计认为,地球质量中心每年移动的幅度,只有8年前估计值的大约一半。但这并不等于最终答案已经确定。不同的卫星、地面站和地球模型,可能得到略有不同的结果。水、冰、海洋和空气各自贡献了多少移动,也还需要继续研究。

接下来关注什么

NASA表示,GRACE-C任务计划争取在2028年下半年发射。它将延续GRACE系列接近25年的观测记录。更长的记录可以帮助科学家检验季节变化的规律,也能改进地图、导航和高度测量所使用的参考系统。这个故事不是地球突然大幅摇动,而是科学家正在测量一个极小、却对现代技术很重要的变化。

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雪和水移动时,地球的重心也会变

📰 完整报道: 水和空气在搬家,地球的质量中心也会移动

雪、雨、海水和空气会在一年中换地方。NASA发现,地球的重心也会因此移动几毫米。

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词语
质量中心

地球所有东西合在一起时的平衡位置。

低轨卫星

在较低轨道上围绕地球运行的卫星。

GRACE-FO

用两颗卫星测量地球引力变化的任务。

💡 一句话总结

  • 地球外形的中心和重心不是完全一样。
  • 水、冰和空气移动,会让重心轻轻改变位置。
  • 更准确的测量能帮助卫星定位和地图测高。

什么是重心

地球所有东西合在一起,有一个平衡的位置。这个位置叫质量中心。地球外形的中心,只是看形状得到的中间点。两个中心可以有一点差别。

雪、雨、海水和空气会随着季节移动。比如,北美和欧亚大陆的雪在3月最多。质量中心会向北极方向移动约3毫米。4月,亚马孙河流域的雨水增加,中心会向南美方向移动约2.2毫米。这些变化很小,人们感觉不到。

NASA怎样测量

NASA的JPL团队使用了卫星和地面站。卫星会围绕地球的质量中心运行。科学家观察卫星和地面站之间距离的细小变化,就能计算中心的位置。

新方法把GPS资料、低轨卫星的轨道资料和激光观测放在一起。它还考虑了水和冰的重量会让地面轻微变形。2017年和2023年的旧估计相差7毫米。新方法希望把这种不确定性缩小。

为什么有用

卫星定位、地图和高度测量,都需要一个准确的参考点。全球航运和精细农业也会使用准确的位置资料。GRACE-FO由两颗卫星组成,可以测量地球引力的变化。NASA把它的观测和新计算进行了比较,结果相符。

GRACE-C计划争取在2028年下半年发射。它会继续观察水的移动和地球重心的变化。更多资料可以阅读NASA报道。

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水一移动,地球的重心也会动一点

📰 完整报道: 水和空气在搬家,地球的质量中心也会移动

雪、雨和海水会换地方。地球的重心也会跟着轻轻移动。

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词语
质量中心

地球的重心,也就是重さが平衡的位置。

卫星

在地球周围飞行的机器。

地球有一个外形的中间。

地球还有一个重心。

科学家叫它质量中心。

雪、雨、海水和空气会搬家。

它们每个季节都可能换地方。

所以重心也会换一点位置。

这个移动非常小。

我们感觉不到它。

NASA用卫星观察这个变化。

卫星会绕着这个位置飞。

知道这个位置,地图会更准确。

导航也会更准确。

NASA还比较了GRACE-FO的结果。

GRACE-C计划在2028年发射。

可以阅读NASA的报道。

来源