地磁场的差动旋转

利用Briggs方法对地磁场西向漂移的纬度变化进行了详细研究, 揭示了地磁场差动旋转的特点, 即地磁场并非以同一速度作刚性旋转. 研究结果表明, 全球地磁非偶极子磁位在20世纪以0.18°/a的平均速率向西漂移. 西向漂移速度由赤道附近向高纬逐渐减小, 极大西漂移速度出现在南纬15°附近, 100年平均西漂速度约为0.31°/a, 形成了一个快速西漂带(RDB); 从南纬15°开始, 漂移速度向南北递减, 在南纬56°和北纬50°附近达到最小, 形成南北两个慢速西漂带(S-SDB和N-SDB), 100年平均漂移速度分别为0.14°/a和0.12°/a. 进一步研究结果表明, 地磁场的差动旋转的时间演化过程可分为3个阶段: 从1900年到1940年, RDB的西漂占着统治地位, 其漂移速度远远大于其他纬度带, 这一时期是西向漂移纬度差异最为明显的时期; 从1940年开始, RDB的漂移速度相对减小, 而南北两个SDB的速度相对增强, 西向漂移的纬度差异缩小; 1960年以后, RDB的漂移速度再度相对增加, 西向漂移的纬度差异也随之增大.     

为什么

地壳、地幔和地核是如何发现的? 大家知道,地球分为地壳、地幔、地核3部分。对地球结构的这一基本认识,来源于地震研究 地震时,地震波向四面八方辐射,沿不同路径扫遍全球,就像一盏明灯,照亮了地球内部。 地震波分为纵波(P波)、横波(S波)和面波,它们具有不同的传播方式和传播速度。受地球内部介质和层面的影响,地震波在传播过程中会产生速度变化和折射、反射等现象,因此地震波携带着地球内部其传播     

全球变暖背景下ENSO特征的变化

利用1895~2014年Had ISST月平均海温资料和CO_2浓度加倍前后600年海气耦合模式CESM试验结果,对比分析了全球变暖前后厄尔尼诺-南方涛动(El Ni?o-Southern Oscillation,ENSO)特征(强度及其中心位置、生命期与频率)的变化及其可能原因.主要结论如下:全球变暖后,在观测和模拟中气候平均的海温增暖中心分别位于热带西太平洋(类拉尼娜型增暖)和热带东太平洋(类厄尔尼诺型增暖),引起热带太平洋低层东风信风相应地增强和减弱,从而改变了热带太平洋最强海气耦合的位置,决定了ENSO演变特征的不同变化.ENSO事件强度中心位置在类拉尼娜型增暖背景态下更倾向于发生在赤道太平洋中部,形成"中太平洋ENSO",而在类厄尔尼诺型增暖背景态下则更偏向赤道东太平洋,形成"东太平洋ENSO".两种气候态的改变都会造成全球变暖后El Ni?o事件生命期的明显延长,其中,类厄尔尼诺型增暖的影响更大,最大可延长约3个月,极端El Ni?o事件生命期的增长更显著.其主要原因是:全球变暖一方面使热带西太平洋异常西风更早出现,有利于El Ni?o事件的提早发生发展,另一方面会减小热带太平洋温跃层的平均深度和热带中东太平洋赤道内外平均海温梯度,分别减慢了海洋次表层负反馈Kelvin波的东传速率和减弱了El Ni?o暖信号的"放电"速率,使El Ni?o事件衰亡速度减缓,持续时间更长.另外,观测和模式结果均表明,ENSO事件强度和频率在全球变暖背景下明显增强和增多,并且类拉尼娜型和类厄尔尼诺型增暖背景态会分别导致极端La Ni?a事件和极端El Ni?o事件频率显著增多.本文研究结果很好地统一了观测和模式中不同气候背景态下ENSO特征变化的现象和机理,为理解和预估全球变暖后ENSO特征的变化及其气候影响奠定了重要的科学理论基础.     

电离层经度变化波数谱成分与高层大气潮汐模的相关性

电离层沿经度方向变化的3波(WN3)和4波(WN4)经度波数谱成分与高层大气中周日东向2波(DE2)和3波(DE3)潮汐模之间密切相关.利用由JPL全球电离层地图(GIM)数据计算出的总电子积分含量(TEC)的纬度积分ITEC,以及TIMED卫星搭载的TIDI仪器观测到的MLT(Mesopause and lower ...     

NdCoFeB永磁体的晶粒取向对矫顽力及其角度关系的影响

研究了NdCoFeB永磁体的宏观磁性与晶粒取向的关系 .随着晶粒取向程度的增强 ,永磁体的矫顽力减小、剩磁增加 ,且矫顽力的减小率低于剩磁的增加率 .矫顽力Hc(θ)随磁场角度θ的增加而上升 ,且晶粒取向好的永磁体Hc(θ)上升幅度较大 .用矫顽力的发动场理论满意地解释了这一实验事实     

致密砂岩层系多尺度波耗散规律及双重分形结构模型

了解地层岩石的多尺度非均质性特征对不同频率弹性波响应的影响,对基于地震资料解释与反演地下介质属性至关重要.本文联合采用超声波实验(550 kHz)、声波测井(约10 kHz)和地震勘探(约30 Hz)手段,对鄂尔多斯盆地延长组致密岩石开展观测,估算了不同频率下致密砂岩中的纵波传播速度和衰减.超声波观测结果显示,随着围压增大,孔隙度对衰减的影响有变小的趋势,而黏土含量的影响随围压增大而增大.不同频率范围内,波速和衰减随孔隙度或黏土含量的变化趋势基本一致.测量结果中值及分布特征显示,从超声波到地震频段,纵波速度趋于下降,而衰减却有增大趋势.从超声波到声波频段,速度减小更为显著,中值减小了362 m/s;而测井速度与地震观测结果较为接近.衰减在声波和地震频率之间的差异更为明显.为解释多尺度观测数据,提出了描述孔隙介质中裂隙和黏土尺寸具有自相似分布特征的双重分形结构模型.模型预测与实验结果对比揭示了相关储层黏土包体和裂隙的分形特征.本研究可为进一步解释复杂岩石宽频带波频散和非弹性现象提供理论模型.     

浑善达克沙地全新世气候变化

浑善达克沙地地质资料研究结果表明, 全新世夏季风存在多次盛衰变化, 有6次强盛期和7次衰弱期, 受季风周期性变化的影响气候湿润度及地表植被发生相似的周期性变化. 其中夏季风强盛、冬季风衰弱、湿度相对较大和地表植被盖度增大的时期与全球变化的温暖事件对应; 夏季风衰弱、冬季风增强、湿度相对减小和地表植被盖度减小的时期与中低纬度地区干旱事件和北大西洋寒冷事件对应. 而夏季风强度变化存在1456和494年的变化周期, 其变化韵律与全新世全球性寒暖变化保持一致.     

兰州黄土记录与万年尺度气候变化周期

冰期成因及万年尺度气候变化周期和原因历来是地学界研究的重大课题之一,并提出了各种假说,但只有米兰科维奇的冰期成因天文理论采用了数学模型,可计算进入地球表面太阳辐射量随时间纬度的变化,解释了冰期成因。我国黄土高原西部黄土具有沉积速率大,地层连续、记录完整、分辨率高等优点,对于提取全球气候变化信息具有重大价值。末次冰期     

基于轮轨多点接触的浮置板轨道钢轨波磨安全限值分析

地铁线路中钢轨产生的波磨,会使轮轨相互作用恶化,危害车辆及轨道的使用寿命,进而导致养护工作量和维修费用的增加,甚至影响列车运行安全性.确定钢轨波磨安全限值并及时打磨是消除钢轨波磨危害的有效手段.为了确定浮置板轨道钢轨波磨安全限值,基于车辆-轨道耦合动力学理论建立车辆-浮置板轨道耦合动力学模型分析钢轨波磨对车辆-轨道耦合系统的动力学影响,并从车辆运行安全性、运行平稳性和车-轨动态作用性能3个方面考量,提出地铁浮置板轨道线路钢轨波磨的限值.为了更准确地描述轮轨相互作用,所建立的车辆-浮置板轨道耦合动力学模型采用了改进的Kik-Piotrowski方法以考虑轮轨多点非Hertiz接触.研究结果表明,钢轨波磨的出现会使得轮轨相互作用明显恶化,特别是波长小于75 mm的钢轨磨耗;随着钢轨波磨的波长减小、波深加大,轮轨垂向力、轮轨横向力以及脱轨系数、轮重减载率等评价指标都呈现恶化的趋势;其中轮重减载率受波长波深的影响最明显,在一定波长下,随着波深的增加,轮重减载率也最先超出安全限值.当列车运行速度为80 km/h时,波长为0.05 m左右的钢轨波磨的波深应控制在0.2 mm以下,波深为0.1 mm左右的钢轨波磨的波长应控制在30 mm以上.     

"无缝隙"部队主宰未来世界

“无缝隙”部队崭新亮相“无缝隙”部队也叫“快速主宰”部队,是美军根据当今国际形势,立足未来作战为武装部队总指挥官提供的一个特殊“作战工具”。该部队各组成部分之间不存在间隙,所以被称为“无缝隙”部队。它主要以连续波次打击的形式,从空中、海上、太空或陆地以最快的速度投送部队于危机和冲突之中。最先部署的那些波次可通过太空和大气层马上投送,其中有些波次以光速运动,有些具有全球抵达能力的波次在30￣40分钟内即可抵达目标区,还有些波次所用的时间则以小时或天来计算。这种部队能够全面(或近似全面)地了解自己、敌人和作战环…     

NdCoFeB永磁体的晶粒取向对矫顽力及其角度关系的影响

研究了NdCoFeB永磁体的宏观磁性与晶粒取向的关系 .随着晶粒取向程度的增强 ,永磁体的矫顽力减小、剩磁增加 ,且矫顽力的减小率低于剩磁的增加率 .矫顽力H_c(θ)随磁场角度θ的增加而上升 ,且晶粒取向好的永磁体H_c(θ)上升幅度较大 .用矫顽力的发动场理论满意地解释了这一实验事实     

极速水翼帆船

几百年前,人们的交通工具主要是船.而如今,很少有人乘船长途旅行了,这是因为和汽车、火车、飞机相比.船的速度实在太慢了.为此,一些发明家企图不断提升船的速度,让人们以后也喜欢乘船旅行.法国发明家与航海家亚兰·赛波计划今后能够驾驭全球航速最快的极速水翼帆船,以3天时间横渡太平洋,接着还将挑战以40天的时间环游地球.     

规则波在岛礁地形上传播变化特性的试验

通过物理模型试验研究了规则波在陡峭珊瑚礁地形上的传播、变形和破碎变化特性.试验研究了在深水波和有限水深波作用下,礁坪上波浪增水高度与礁坪上淹没水深和入射波参数等的变化规律.试验结果表明,当礁坪上淹没水深较小时,波浪在礁面上发生破碎,礁坪上平均水面增高值较大,在本试验范围内,最大增水值接近0.40H_0.当礁坪上淹没水深较大时,波浪在礁坪上发生破碎,礁坪上最大增水值不到0.10H_0.文中将本试验结果与Gourlay,Nelson和Jensen等人的试验结果进行了比较,分析了各试验结果的差异及其原因,解释了礁坪上波浪增水高度随周期的变化关系,并建议了Gourlay提出的波浪增水计算公式中的波能耗散系数取值范围.     

世界上拍照速度最快的相机

我们都知道,要拍摄快速运动的物体,快门越快的相机越具有竞争优势.那么,你知道现今最快的相机有多快吗?就在前不久,美国加州大学的研究人员开发成功了世界上速度最快的一款超高速相机,该相机平均每163 ns就可以拍摄一张照片,1s内居然可以拍摄610万张照片.     

晚冰期大兴安岭植被气候变化的气孔器记录

月亮湖末次盛冰期到早全新世湖泊沉积物气孔器分析的结果,揭示了大兴安岭地区以落叶松为主的针叶树演化历史:15.0 cal ka BP之前研究地点周围没有针叶树生长;15.0~12.8 cal ka BP开始到达研究区,在植被中所占比例逐渐升高;12.8~11.8 cal ka BP所占比例达到峰值,11.8~10.8 cal ka BP针叶树成分退缩.大兴安岭地区晚冰期的森林群落演化与东亚季风区不同纬度区域的植被演替具有可比性.气孔器和花粉记录揭示的植被演化阶段在时间上与欧洲地区Meiendorf间冰段、Oldest Dryas冷事件、B?lling-Aller?d暖期、Younger Dryas冷期以及早全新世温暖湿润期较为一致,温度变化是控制植被变化的主要因素.研究区的植被演替响应了全球冰量控制的北半球温度变化,揭示了东亚中纬度地区与北大西洋地区晚冰期快速气候变化的同步性.     

垂直无碰撞激波中质子的混沌运动和加热

观测资料和理论计算都发现太阳风与高马赫数准垂直无碰撞激波作用后有一部分质子被激波反射.这些质子在垂直于磁场的方向上有很大的速度,它们将在回旋运动作用下再次向下游运动.当这些质子第二次与无碰撞激波相互作用后,大部分会越过激波进入下游区域,导致激波下游的质子呈非Maxwell速度分布.它们还引起下游等离子体温度的各项异性(T_┴/T∥》l),进而激发离子回旋波和镜波.这两种不稳定性造成高马赫数准垂直无碰撞激波的耗散,使激波上游的等离子体动能转化为下游等离子体的热能.McKean等还发现在激波区域存在较大温度各项异性处,同时产生离子回旋波和镜波,并向下游传播.     

超快太赫兹表面等离子波与非谐振传输场的耦合

亚波长周期孔阵列的太赫兹脉冲透射光谱与孔宽度有关. 在最佳孔宽条件下, 绝对能量透过率达到最大值. 随着孔宽度的增加, 光谱的线宽增加, 峰值频率发生蓝移. 该现象是电磁场通过孔阵列时, 表面等离子波谐振激发与非谐振传输场之间互相耦合的结果. 采用Fano模型对其进行了理论拟合, 并实验测量了随入射角度变化的等离子波传输谱带结构.     

驱动太阳磁周期的原因是什么?

太阳磁活动强度呈现大约11年的周期性变化,这是太阳内部等离子体湍动对流和磁场相互作用的结果,即太阳的磁流体力学发电机过程.由于对流层强分层、湍流和非线性的特征,人们远不能通过真实太阳物理参数的全球磁流体力学的数值模拟来认识太阳磁周期的演化.简化的发电机模型,如轴对称运动学平均场发电机模型在理解太阳磁周期方面取得了长足进步.磁场的极向分量和环向分量在一定速度场的作用下相互维持,使得磁场能持续的周期性变化.其中的关键物理问题包括:产生环向场的机制和位置,产生极向场的机制和位置,环向场浮现到表面产生具有倾斜角黑子的物理过程以及黑子赤道向迁移的机制.目前只有环向场的产生机制争议较少,其他的问题自20世纪60年代平均场发电机模型建立以来,不同时期有不同的主流认识和主流的发电机模型.过去十几年中Babcock-Leighton型磁通量输运发电机较为全面地解释了太阳磁周期变化的整体特征,但也面临一些新认知的挑战.包含环向磁流管浮现的三维Babcock-Leighton型发电机可能成为下一代主流的运动学发电机模型,它将和全球磁流体力学模拟并行发展,互相受益,提升对太阳磁周期的理解.     

磁场最强的星球

据测量,到目前为止,在宇宙间磁场最强的星是距地球100光年的一颗白矮星.它的磁场测球得为7亿高斯.它是第15大星,被命名为PG1031+234,其大小和地球差不多.为了比较起见,虽然太阳上太阳黑子局部的磁场可达几千高斯,但是太阳和地球的磁场平均为1高斯左右.天文学家们就其不同作过一些解释,但星球磁场的起源至今还没有确定. 人工磁场的最强记录大约是100万高斯.这是通过爆聚一根带高压电流的导线并压缩其影响而获得的.根据美国亚利桑那大学斯图尔德天文台的施米特的看法,就一些白矮星来说,它们所发生的情况基本相似.红巨星耗尽其核燃料后,核心通过引力作用收缩,外层脱落.核心的收缩产生超密度的     

南极高原夏季Ekman边界层动力学分析

极地大气行星边界层动力过程及其对全球大气环流的影响是大气科学研究关注的重要问题.利用中国南极昆仑站2012和2013年夏季高分辨率的GPS探空资料,对南极高原大气边界层的动力特征进行了研究.结果表明,南极高原观测风随高度的变化规律与理论计算的Ekman螺旋曲线基本一致.风速随高度增加快速、风向左转.这是在南半球观测到的显著Ekman垂直结构特征.Ekman动力边界层的厚度较高,平均从900 m向上至3400 m,900 m以下为对流混合层.整个层结呈干冷和稳定状态,显示了南极高原边界层动力结构具有其独特性.计算的南极高原湍流摩擦应力明显大于中低纬度地区的值,表明南极高原行星边界层动力摩擦效应对全球大气环流的影响显著.