地核湍流在地幔上产生巨大地形扭矩

地震学和地球动力学研究表明，地球液态外核与固态地幔之间的边界并非球形，而可能具有以倒置的山脉和山谷为形态的地形特征，其典型振幅为几千米。这些形变的一个动力学后果是，地核中的湍流可以对地幔施加压力扭矩，从而导致外核与地幔之间的角动量转移。理解这种角动量转移对于解释地球自转速率或日长变化具有重要意义。千米尺度的地形能否解释观测到的日长变化，是地球物理学中一个长期存在的问题。在此，我们使用一系列最先进的、具有边界地形的旋转球壳内流体动力学对流的数值模拟，表明地形扭矩对地形振幅呈线性依赖，并对流速趋于二次依赖关系。这一观测结果可以通过快速旋转对流的渐近理论来解释。这些结果意味着地形扭矩具有足够的量级来解释日长变化。