Tony Phillips　文　　Shea　编译

从波及范围图可知，上个月发生在智利的8.8级地震是非常强烈的。但到底有多强烈？美国宇航局的科学家说它震“歪”了地轴。

美国宇航局喷气推进实验室的地质学家理查德·格罗斯（Richard Gross）说：“如果我们的计算是正确的，智利地震使得地球的形状轴偏移了大约8厘米。”

[图片说明]：美国地质勘探局公布的智利地震图（左）。

你也许会认为地球突然倾斜了8厘米。但这并不是“形状轴”所指的。格罗斯说：“形状轴并不是按照地球是如何倾斜的来定义的，而是根据地球是如何平衡的而来的。”

地球并不是一个xx的球形。大陆和海洋在地球上也不是均匀分布的。例如，北半球多陆地，南半球多海洋。这些不对称的结果就是，地球在它自转的同时还会摆动。形状轴正是地球物质的平衡轴，而自转轴也会绕着它摆动。

格罗斯说：“智利地震所造成的物质移动足以改变整个地球的质量平衡状态。”

形状轴的偏移并不是什么新鲜的东西。对于其自身而言，由于“冰后回弹”形状轴每年会移动大约10厘米。在上一个大冰期之后约1.1万年，许多厚重的冰盖消失了。这减轻了地壳和地幔的“负担”，使得地球得以“伸展筋骨”回弹到更接近球形的状态。这一回弹过程仍然在进行，因此很自然地形状轴也会随之移动。

2010年2月底的智利地震对地球形状轴的影响相当于以往正常情况下一整年的偏移量。这是真正的由地震造成的偏移——并非“逗你玩”。

然而，到目前为止这一切都是计算和怀疑。“我们还没有实际测到这一偏移，”格罗斯说，“但我正在计划中。”

其中的关键是全球定位系统（GPS）。“使用全球GPS接收机网，我们可以高精度地监测地球自转，”他说，“地球自转和地轴指向的变化会影响我们从地球轨道上的卫星所接收到的信号（的相位和时间）。”

GPS已经用来监测地球自转的季节变化。它发现，潮汐、风、洋流以及地球熔融核心的环流模式都会有规律地影响地球转动。例如，1月中的某{yt}通常要比6月中的某{yt}长1毫秒。这一大致6个月的变化主要就是由季风造成的。此外还有时间跨度为周、年、十年和世纪的变化。

[图片说明]：观测到的由潮汐、风、洋流和其他因素造成的地球日长变化。摘自《Treatise on Geophysics》（2007）第3.09章“Earth Rotation Variations–Long Period”，作者Richard Gross。

地震会给GPS信号“加料”，格罗斯相信他能找到它。

“为此我必须在GPS的地球自转测量中减去潮汐、风和洋流的影响，”他解释说，“在这之后地震的效果就会显现出来。”

最近的新闻报道都集中在智利地震对地球日长的影响——它使得地球自转周期缩短了1.26微秒。这是事实。但相对于风和潮汐这一效应xx可以忽略，因为后两者的作用是地震的数千倍以上。

正如格罗斯所指出的，真正的新闻是地球形状轴可能发生的偏移。他对此的看法非常“喷气推进实验室”化：“我们用来监控行星际探测器的天线都位于地球上。如果我们的监控平台发生了偏移，我们需要了解它。”

[图片说明]：国际地球自转服务所报告的自2009年1月起的地轴正常摆动。坐标网格单位为毫角秒，1毫角秒=1/3,600,000度。

之前还没有测量到过由于地震所造成的地轴变化。2004年格罗斯曾尝试寻找苏门答腊9.1级地震所造成的偏移，但他没有发现有关的信号。由于靠近地球赤道，因此苏门答腊地震对地球形状轴的改变并不明显。虽然智利地震的烈度要小一些，但它也许会造成更大的偏移。

发现的舞台已经搭好。“计算机开足了马力。潮汐、风和洋流的模型也从来没有这样好过。智利的地震应该会产生一个更强的信号。”

格罗斯希望几个月内就会答案。因此不要走开……

[Science@NASA 2010年3月11日]

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