地球半徑存在年變化 厄爾尼諾影響全球活動
[導讀]美國宇航局噴氣推進實驗室(JPL)領(lǐng)導的科學家小組通過精確測量發(fā)現(xiàn)，地球半徑年變化值為0.1毫米，大約為人類頭發(fā)的厚度。厄爾尼諾現(xiàn)象影響著大大氣與洋流。
騰訊科技訊（Everett/編譯）據(jù)國外媒體報道，自達爾文時代以來，科學家們一直在推測巖質(zhì)地殼可能出現(xiàn)擴大或者收縮的情況，直到發(fā)現(xiàn)了地球板塊運動的構(gòu)造理論，解釋了地球大范圍巖石圈的運動。即使在接受板塊構(gòu)造運動的半個世紀前，一些地球科學的研究人員還是以各種理論來再推測地殼可能出現(xiàn)擴大或者收縮。目前，美國宇航局使用的研究小組使用了空間測量工具以及一個新的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，并沒有發(fā)現(xiàn)地殼（最外層的部分）出現(xiàn)統(tǒng)計學意義上的明顯擴大，年變化值在0.1毫米。這一份研究成果已經(jīng)發(fā)表在《地球物理研究》快報上的。
地球物理過程影響著全球氣候變化和地質(zhì)活動
然而，我們?yōu)槭裁匆绱岁P(guān)注地球的“身材”呢？這是因為，地球的版塊構(gòu)造的活動使得最外層的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不斷地變化，比如地震、火上活動產(chǎn)生的力量擠壓著相鄰的版塊，使得某些山脈增高、島嶼移動等，而山脈海拔高度的上升的同時也伴隨著侵蝕和滑坡，這些相反的作用過程無時無刻地在地球上演。此外，大規(guī)模的氣候異常事件，例如，厄爾尼諾和拉尼娜現(xiàn)象則會重新分配地球海洋水圈循環(huán)、大氣圈水汽結(jié)構(gòu)以及內(nèi)陸地區(qū)的水資源，而厄爾尼諾（圣嬰現(xiàn)象）現(xiàn)象則是典型的太平洋赤道帶海洋大氣循環(huán)失去平衡的異常氣候現(xiàn)象。
其次，科學家也需要在研究地殼運動是制定一個參照標準，用于評估其變化。外層地殼結(jié)構(gòu)出現(xiàn)任何情況的重大變化，都將改變我們對這個星球地質(zhì)物理過程的重新認識，這方面的研究分支學科我們將其稱為大地測量學，旨在測量地球形狀以及重力場的變化，以及他們?nèi)绾坞S著時間的變化而變化。
為了測量這些參數(shù)，來自全球各個國家的科學家們建立了一套國際陸地參考框架，這個框架的建立是以地面導航和衛(wèi)星遙感測量為主，同時其也可以用來檢測全球氣候變化的許多方面，包括海平面的上升以及上升的原因、地球兩極地區(qū)冰層質(zhì)量的不平衡，特別是在最后一次大冰期期間地球表面巨大的冰原覆蓋逐漸退去，這種持續(xù)的反彈過程也是科學家所關(guān)注的。
但是，測量地球的大小是否出現(xiàn)變化是個較為不容易的研究，根據(jù)參與研究的科學家介紹：我們總不能拿著一個巨大的卷尺將地球摟成一圈。幸運的是，我們可以借助高精度的空間大地測量技術(shù)，這為科學家提供了最好的測量工具，可以用來估計地球半徑的變化。這些措施包括：
1.衛(wèi)星激光測距。通過一個全球性的觀測網(wǎng)絡(luò)，使用光脈沖計算衛(wèi)星于地面基站之間的距離，精度可以達到毫米級。2.甚長基線干涉測量技術(shù)。這是一項基于射電天文學，利用電磁波干涉原理，使用多個相距遙遠的射電望遠鏡來模擬一個超級射電望遠鏡的技術(shù)。3.全球定位系統(tǒng)。使用軌道上的導航衛(wèi)星為全球各地的地理坐標提供確切的位置信息和時間信息。4.衛(wèi)星多普勒軌道學和射電綜合測量技術(shù)。使用法國的衛(wèi)星系統(tǒng)用于確定衛(wèi)星的軌道和精確位置信息。通過地面測量點向衛(wèi)星發(fā)射無線電信號，再由衛(wèi)星接收。由于衛(wèi)星的運動，會導致信號的頻移，這樣就可以用于確定地面信號源位置以及其他信息，而衛(wèi)星的軌道高度也是要被精確測量。
而對于國際陸地參考框架標準，科學家動用了包括以上幾點在內(nèi)的幾乎所有先進的技術(shù)。這個參照標準的中心測試精確測量地球質(zhì)量中心的位置信息。這類所謂的地球質(zhì)量中心不僅包括地殼結(jié)構(gòu)，也包括海洋、冰川以及最外層的大氣結(jié)構(gòu)。科學家目前可以確認，地球質(zhì)量中心的位置是非常精確的，并且結(jié)合了過去25年左右的軌道衛(wèi)星積累的信息，可以認為是目前最精確的大地測量技術(shù)。
但是，衛(wèi)星激光測距和空間大地測量的數(shù)據(jù)可能受到其他地球主要物理過程的影響，并且還限制了在某些地方設(shè)置測量點。比如，如果我們將所有的測量點都設(shè)置在挪威，由于這里是高緯度地區(qū)，受到北極冰層的影響而上升，所以得出的數(shù)據(jù)就顯示地球正在變胖。那科學家如何才能確定參照系的準確性呢？
位于加利福尼亞州帕薩迪納的美國宇航局噴氣推進實驗室科學家吳小萍（Xiaoping Wu，音譯），以及法國國家地理研究所和荷蘭代爾夫特技術(shù)大學的研究人員獨立評估了國際大陸參考框架的準確性，并闡明了在地球膨脹/收縮理論上的新亮點。該研究小組采用了新的數(shù)據(jù)處理技術(shù)，評估了隨著時間的變化，地殼半徑的平均變化率，其中也考慮到了地球物理過程所帶來的影響。而前文中提到的衛(wèi)星激光測距，甚長基線干涉測量法和GPS（全球定位系統(tǒng)）技術(shù)則是用來獲取地表運動的各種信息。
最后，這些信息匯總了來自美國宇航局的重力恢復(fù)和氣候?qū)嶒炋綔y器的地球重力場數(shù)據(jù)，以及海洋底部的壓力模型，幫助科學家詮釋全球海洋重力變化。研究結(jié)果顯示：在統(tǒng)計學意義上，地球半徑年平均變化為0.004英寸（0.1毫米），大約為人類頭發(fā)的厚度。雖然在測量過程中出現(xiàn)了不確定的因素，比如某些地球物理過程的影響，但是這項研究也為地殼是否膨脹提供了一個獨立的參考數(shù)據(jù)。
