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宋曉東
來源:互聯網

宋曉東,南平市人,1986年以優異成績從中國科技大學地球空間科學系畢業被保送到石油部石油勘探開發科學研究院攻讀研究生,三年后獲香港特別行政區邵逸夫獎學金赴美國加州理工學院攻讀博士?,F任伊利諾伊州大學教授,中國科學技術大學兼職教授。地球科學博大精深,地球內核隱秘而遙遠,研究內核是極其困難的課題。宋曉東通過長期潛心觀察研究,繼1996年首先發現地球內核自轉并被國際權威學術期刊美國《科學》雜志評為本年度全球十大科技成就之后,1998年他又提出了地球內核呈層狀分布理論,這一創新研究成果在《科學》發表后,立即在國際學術界引起強烈反響。

人物信息

科學家們發現,地球內核的旋轉速度每年要比地幔地殼快0.3到0.5度,也就是說,地球內核比地球表面構造板塊的運動速度快5萬倍,新發現有助于科學家們解釋地球磁場是怎樣產生的。美國伊利諾伊大學地球物理學宋曉東教授是這項研究工作的負責人,他們的成果發表在2005年8月26日出版的美國《科學》雜志上。新發現也結束了一場為期9年的爭論。宋曉東說:“我們相信我們得到了確鑿的證據?!?/p>

早年經歷

早在1996年,宋曉東和保羅·理查德還是紐約哥倫比亞大學拉蒙特―多爾蒂地球觀測站的地震學家,通過對 穿越地球的地震波的分析,他們第一次提出了地球內核的旋轉速度比其它部分快的觀點。但這在當時有相當 爭議,部分地震學家懷疑推導出結果的數據有誤,或是假象;也有科學家曾試圖證明地球內核的運動速度并 不比其它部分快;部分科學家說,雖然內核在旋轉,但它的速度比哥倫比亞學者提出的速度慢多了;有人則說,他們沒有發現跡象表明內核比地球的其它部分轉得快。之后,宋曉東到伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校地質系做教授,他和仍在哥倫比亞大學的理查德共同領導了一項新研究,他們 的研究將消除人們對這個結論的任何懷疑。

宋曉東說:“盡管還不能精確地測定出內核旋轉的速度,但我們的論文表明這個速度不可能是零。”地球在 一天時間里自轉一次,或360度,新研究表明,地球內核的旋轉速度每年比其它部分快0.3到0.5度。這個更 為精確的發現比他們1996年提出的快1.1度慢一點。

通過對歷史上地震波穿過地球液體核和固體內核的數據進行對比,宋曉東等發現了令人信服的證據,表明地 球的固體內核確實以不同的速度在旋轉。從大西洋的南桑威奇群島地區到美國南部海岸線,他們對18個相似地震進行了觀察。相似地震也稱為波形地震對(earthquake waveform doublet), 在同一臺站記錄的一對地 震的波形完全一樣,說明這兩個地震發生在同一地點。宋曉東等發現,這些地震對在阿拉斯加州及靠近的地 方的58個地震臺站都有記錄,地震對的間隔時間跨越0到35年,從而讓研究人員能觀察地震波隨時間的變化。

宋曉東說:“當地震對的兩個事件的時間相隔大于幾年時,穿越地球內核的相似地震波在旅行時間和波形上 表現出系統性的變化。惟一可信的解釋就是內核的運動。”為什么地球內核會以不同速度旋轉呢?宋曉東認為最可能的解釋是電磁耦合,“在外核層產生的磁層擴散到 內核層,并在那里產生出電流。電流與磁場的相互作用導致內核旋轉,就像電樞在電動機中旋轉”。

加利福尼亞大學圣克魯斯分校的地球科學教授加里·格拉茲麥爾說:“這是一項有意義的發現,它減少了一個領域 中的不確定性,你能從中學到新東西。”同期的《科學》雜志專門為這一發現配發評述文章,美國的《紐約時報》、《國家地理》雜志和英國的《物理學世界》等對這一發現進行了詳細報道。美國國家科學基金會和中國國家自然科學基金會為這項工作提供了資助。

地核由固體金屬構成,它包括一個大小與月球相當的直徑為2400公里的固態內核,和直徑為7000公里的液態外核??茖W家們認為,內核在產生地球磁場的地球動力學中發揮了重要作用,來自地球動力學的電磁轉矩導 致內核相對于地幔地殼旋轉。

榮譽

個人榮譽

參考資料:

成果榮譽

參考資料:

社會職務

宋曉東是美國地球物理協會(AGU)會議多次專題的召集人和主持人,中美地震學合作研討會組織成員和代表,美國國際地震研究協會(IRIS)全球地震臺網(GSN)常委員會成員和主席,國際華人地球科學家協會(IPACES)主席。現任Earthquake Science總編,曾任Earth and Planetary Physics副主編、Geologica Sinica副主編,及多個雜志編委。現任國家自然科學基金重大項目負責人和國家重點研發項目負責人、自然資源部深地實驗室指導專家、中國地震學會地震學專業委員會主任、中國地震科學實驗場人工智能首席科學家、及多個學術機構學術委員會成員。

主要成果

研究興趣

宋曉東研究興趣包括地震學、地球深部物理學、地球動力學、地震大地構造學、地震層析成像、時變地球物理學、地震大數據分析。

宋曉東主要從事地震學和地球內部物理的研究。研究重點是地球深內部的結構與動力學,包括研究地球核心和最低地幔的結構和動力學,以及中國和東亞的巖石圈結構和構造。研究方法主要依賴于地震波數據分析、正向建模和層析成像。主要研究課題包括地震噪聲干涉測量,中國和東亞的巖石圈結構和構造變形,地核地幔邊界的性質,地球內核的旋轉和運動,地球內核的三維各向異性結構,以及時變地球物理場和地震災害與預測。

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科研項目

宋曉東正在主持科技部國家重點研發計劃項目、國家自然科學基金重點項目、自然資源部深地實驗室開放課題。主持過中國國家自然科學基金海外杰出青年(B類)、科技部重點研發項目、國家自然科學基金重點項目、國家自然科學基金面上項目、中國地震局行業專項;美國國家科學基金會(NSF)、美國聯邦政府、哥倫比亞大學、伊利諾伊大學、William and Flora Hewlett 基金、伊利諾伊大學和法國聯合基金。并參加過科技部973項目、中國石油天然氣集團有限公司專項、中海油專項。

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學術貢獻

地核結構及其動力學

發現內核地震波時變并推測內核超速旋轉

系統檢驗內核地震波時變可能的非內核影響

利用重復地震證實內核地震波時變

發現內核時變信號來源于內核內部(而非內核表面)

發現內核60-70年周期的擺動及與地球系統的可能的共振現象

證實內核各向異性

發現內核上部分層結構

首次得到內核三維各向異性結構

發現內核沿赤道向各向異性的內內核與沿南北向各向異性的外內核

發現中美洲下俯沖板片到達核幔邊界形成的熱化學結構的地震學證據

參考資料:

巖石圈結構、動力學及地震災害

早期獲得到我國全國Pn波速度和各向異性模型;發現青藏高原北部東部及中南部Pn波低速帶

首次應用噪聲互相關方法得到我國Rayleigh面波頻散圖

利用噪聲和地震數據得到我國與東亞地區巖石圈S波速度模型

發現青藏高原南部印度板塊巖石圈撕裂結構可以提供地表地質、地震活動性和地殼變形的統一機制

發展了面波、接收函數、加P波約束的聯合反演方法;發展應用噪聲互相關方法提取面波震幅和衰減方法

利用噪聲互相關方法發現蘇門答臘島幾個大地震引起周邊介質的明顯變化,首次表明大地震引起的變化超過斷層面到周邊較大范圍的介質

幫助描述和記錄1997伽師強震序列的預報和前兆觀測,從統計上說明此強震序列的預報是隨機的,且概率很低

參考資料:

外界評價

華盛頓大學的地震學家肯尼思·克里杰對這一發現進行評論說:“這一發現消除了地球內核是否與地幔以不 同的速度旋轉的僅存不多的懷疑?!备窭濢湢栒f,他和同事的計算機模擬顯示,地球內核確實比外部旋轉得快,但由于缺少詳細的數據,模型 沒有得出究竟快多少。新研究的數據將提高計算機模型的水平,讓科學家能更好地理解地球內部是如 何工作的。這篇論文的共同作者除了宋曉東和理查德以處,還包括哥倫比亞大學的研究生張健和研究科學家費利斯·瓦 爾德豪澤,以及伊利諾伊大學的研究生李迎春和孫新雷。

參考資料 >

宋曉東.北京大學教師主頁.2024-09-15

地球物理學家宋曉東等人研究發現:地球的中心比外殼旋轉快.科學人-sciencehuman.2013-12-28

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