地球每26秒震一下，经典理论尝试解释却失败了

本文来自微信公众号：把科学带回家（ID：steamforkids），作者：七君

你知道吗，地球也有“脉动”。

每过26秒，地球就会轻微地震动。这种震动虽然并不剧烈，很难被人体感受到，但却很规律而且具有全球性，美国、欧洲和非洲的地震仪都能检测到。

人类了解到这种奇怪的“脉动”不过60年的时间。

首先发现这个现象的是哥伦比亚大学地球研究所的研究者 Jack Oliver。在1961年6月6日，Oliver 注意到了这种异乎寻常的震动。

实际上，地球会震动并不令人奇怪，随时随地都有地质活动发生，地震仪无时不刻都可以检测到微弱的噪音。

那些微弱的震动叫做微地震（microseism）。最早被发现的微地震的周期是7秒，后来有18秒的出现，但是过去大家对周期为20秒以上的微地震并不太关注。

不过，这个周期为26秒的微地震却与众不同。首先，和其他微地震不同，这个微地震是全球性的。Oliver 发现，全球许多观测站都可以测到“地球脉动”。

这个26秒的微地震的“震中”在西非附近。Oliver 认为，“地球脉动”应该来自南大西洋或靠近赤道附近的某个区域。后来在2006年，科罗拉多大学博尔德分校的地震学家 Mike Ritzwoller 通过三角测量法对“地球脉动”进行了重新定位，发现它来自西非附近的几内亚湾。

这个周期为26秒的”地球脉动”的另一个突出的特点在于，无法用经典的波浪理论来解释它。

微地震通常是海上风暴引发的，风暴产生的波浪撞击附近的大陆，引起陆地的微震动，这个过程可以用深水波浪理论解释。

在深水波浪理论中，假设A处发生风暴，那么在点B观察到的该风暴传导过来的波的周期（P）和两地距离（X）成正比，和观察的延时（T）成反比。

假设小明在某地持续观察远处的风暴，那么小明离风暴越远，他观测到的周期就越大。如果在风暴发生很久后小明才观察，那么周期就越小。

聪明的小明就会发现，风暴产生的波的周期随着时间逐渐从大变小，画成图的话应该是㇏形曲线。

可是，这个26秒的”地球脉动”和大多数微地震都不同，无论从哪个观测站的数据来看，它都是“——”形状的，没法用经典理论完美解释，因此“地球脉动”的风暴来源说也跟着覆灭了。

26秒微地震（实点）的周期随时间并不发生变化。图片来源：Holcomb, 1980.

经典理论说不通，这就为了解“地球脉动”的起源造成了困难。在“地球脉动”被发现后的60年里，还没有人能够说明它是什么造成的。一些人认为可能是海浪的作用，另一些人认为是火山活动引发的。

海浪说认为，在赤道附近受到的太阳辐射比两极更大，阳光的辐射产生的风和洋流规律地拍打大陆架时，大陆架挤压形变，产生了地震脉冲。也就是说，“地球脉动”的终极能量来自太阳，因此可能会受到季节变化的影响。

“地球脉动”似乎确实和四季变化有关。

在 Oliver 首次发现“地球脉动”后，陆续有人对其进行进一步的研究。1998年，美国地质调查局的研究员Gary Holcomb发现，“地球脉动”在南半球的冬季，也就是北半球的夏季振幅达到最大，这提示“地球脉动”可能来源于海洋或是大气。

2006年 Ritzwoller 的那项研究再次证实“地球脉动”的振幅在北半球夏季更大。最早发现“地球脉动”的 Oliver 也认为，它是海浪打击几内亚湾，或者是南大西洋下方的岩浆活动造成的。

不过在2013年，中国科学院测量与地球物理研究所的曾祥方和同事则提出，“地球脉动”的来源不止一个，可能是两处不同的火山活动引发的。

不过，地球上有许许多多的火山，也有许许多多的大陆架，为什么独独西非附近的海岸会让地球各地的地震仪产生梦幻联动呢？

在地震学研究者中常有一种说法，那就是某人的噪音是另一个人的信号。在一些研究者看来杂乱无章、毫无意义的数据被另一人分析后，则有可能得出出乎意料的结论。

2006年非洲国家杯现场。图片来源：wikipedia

比如在2007年，圣路易斯华盛顿大学的地震学家 Garrett Euler 注意到，喀麦隆32个地震观测站都出现了一致的噪音信号。分析后他发现，这是2006年非洲国家杯时，因为喀麦隆球队进球，球迷集体跺脚庆祝时产生的震动。这是人类首次发现人体运动也能造成微地震。

26秒的“地球脉动”的秘密会不会也隐藏在意想不到的地方呢？

不论如何，对微地震的研究正在得到越来越多的重视，不少地震学家相信微地震蕴藏着巨大的价值：它们可以被用来探究地壳和地幔的构成；随着气候变暖导致的风暴增多，利用微地震也可以从侧面观察和研究气候变化。而全球性的26秒“地球脉动”也可以被用来给世界各地的海底地震仪做校准。

球因日而生浪，因浪而荡。

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