图 内核晃动及内核静态倾斜示意图
在国家自然科学基金项目（批准号：41974022、42192531、41721003）等资助下，武汉大学姜卫平教授团队证实地球内核自转轴与地幔自转轴之间存在静态倾斜。研究成果以“从地球自转亚十年尺度变化推断内核静态倾斜（Inner core static tilt inferred from intradecadal oscillation in the Earth's rotation）”为题，于2023年12月8日发表在《自然•通讯》（Nature Communications）上，论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-43894-9。
地球参考框架的高精度构建是准确获取和解译时空信息的重要前提，而对地球定向参数变化规律的准确认识和建模是构建高精度参考框架的基础。现有研究表明，地球极移和日长变化是地球定向参数中最重要的两个参数，且可能存在十年、亚十年尺度等周期性变化。长期以来，如何准确探测出这些周期性变化及其成因机制成为领域研究难题。
针对上述问题，研究团队创新性地采用z域谱分析方法——AR-z谱，发现地球日长变化中存在一个约8.7±0.2年的周期性信号，与地球极移变化中观测到的周期信号几乎相同。通过进一步分析地球极移和日长约8.5年时变特征，发现它们具有很好的一致性，表明两者来自于相同激发源。为此，研究团队一方面确认了极移信号为内核晃动信号；另一方面，进一步分析了地球极移和日长变化差异缘由。他们打破传统2-D地球自转模型，考虑到地球内部密度分布的各向异性，构建了内核自转轴与地幔自转轴微倾斜模型。发现若内核存在~0.17°的静态倾斜（图）可很好地解释观测结果，进而进一步证实了内核存在静态倾斜。与此同时，该研究发现的内核晃动信号周期可直接用于约束地球内外核边界处的密度跳跃，其跳跃值也是地球科学研究中一个重要参数。
该研究成果不仅对揭示地球自转的长期变化规律具有重要作用，而且对地球系统长期变化的机理解释提供重要参考。