地核中的6年周期扭转波与录音室主时钟的重新校准间隔：对Gillet等人（2010）的回应
M. Ferro 2010 发表于 Ferro Acoustic Labs Technical Bulletin
Ferro Acoustic Labs, Quito, Ecuador
摘要
下载PDF合集2010年5月，Gillet、Jault、Canet和Fournier在《自然》上报告，地球液态地核中存在扭转波，即绕自转轴转动的一组嵌套圆柱体的振荡，约每6年重现一次，约4年横穿地核。这些波与地幔交换角动量，并可解释日长中幅度约为十分之一毫秒的6年周期振荡。其传播速度还表明，地核内部的磁场远强于此前的估计。 录音室主时钟是在一颗自转的行星上校准的，而如今看来，这颗行星的自转具有6年周期的节律。我们检查了基多、波哥大和利马14台录音室主时钟在2003年至2010年间的维修记录。赤道带以外9台时钟在重新校准时所施加的修正随6年周期日长信号而变化（r = 0.57）；基多5台时钟所施加的修正则不然（r = 0.06）。我们建议，赤道带以外的主时钟至少每3年重新校准一次，即间隔不超过扭转周期的一半，以免任何时钟在两次校准之间经历地球自转的一次完整摆动。
1. 引言
日长并非恒定不变。潮汐摩擦使其缓慢增加；大气和海洋使其随季节发生不足1毫秒的变化；而在数年至数十年的时间尺度上，日长随地幔与其下方液态地核之间的角动量交换而变化。大地测量记录中的6年周期日长振荡早已为人所知，但其成因一直未获共识。
Gillet等人（2010）如今给出了一种成因。他们对一组由地磁记录推导出的地核流动模型进行反演，识别出地核中约每6年重现一次的扭转波，其角动量在相位和振幅上均与日长中的6年周期信号相吻合。该波约用4年横穿地核。扭转波是阿尔芬波的一种形式，由贯穿地核的磁场承载，其速度取决于该磁场的强度。4年的横穿时间意味着地核内部磁场达数毫特斯拉，比此前的估计强许多倍。
Ferro Acoustic Labs并非地球物理实验室，本技术通报也不对地核物理作出任何贡献。它所探讨的是，地球自转中6年周期的节律，对于一台以计时为任务的设备意味着什么。
2. 自转行星上的时钟
一台录音室主时钟由石英振荡器、分频链和一项校准组成。校准是在特定时间和地点依据某个基准进行的，自那一刻起，时钟便自行运行，直至下一次校准。
笔者于2003年在一篇关于磁赤道的札记中提出，基准必须留在原处。同一原则也适用于时间基准。在一颗自转发生变化的行星上校准时钟，就是在该变化某一特定相位的条件下进行校准。如果变化的周期为6年，那么在某一相位校准后3年未经干预的时钟，便已运行了这一变化的半个周期。
石英振荡器是否应当受到其下方行星自转的影响，本通报并未作出定论。它仅考察实际运行中的录音室时钟的维修记录，是否显示出任何表明它们确实受到这种影响的迹象。
3. 方法
研究纳入了录音和母带制作设施中的14台主时钟：5台位于基多，距赤道不超过四分之一度；5台位于北纬4.6°的波哥大；4台位于南纬12.0°的利马。所有时钟均为专业级设备，且在2003年至2010年间均由同一家维修工场不定期重新校准，间隔为1至4年。工场记录载明了每次重新校准所施加的频率修正。
对于每台时钟，我们将其修正序列与同期日长记录中的6年周期分量进行比较，采样时点取各次重新校准的日期。波哥大和利马的时钟合并作为赤道带以外的时钟处理。
4. 结果
对于赤道带以外的9台时钟，重新校准时所施加的修正随6年周期日长信号而变化，27次重新校准的合并相关系数为r = 0.57。在分别考察的每座城市中，均存在这种相关性。
对于基多的5台时钟，修正与日长信号无关（16次重新校准的r = 0.06）。其修正平均小于其他时钟，仅显示出晶体的正常老化。
笔者并不声称，日长中十分之一毫秒的变化能够使石英振荡器产生工场账簿所记录幅度的偏移。笔者指出，这些修正具有地球自转信号的周期，仅在远离赤道的地点出现，而赤道上的时钟对此无动于衷。
5. 建议
赤道带以外的主时钟应至少每3年重新校准一次，即间隔不超过扭转周期的一半，以免任何时钟在两次校准之间经历6年周期信号的一次完整摆动。工场记录中有数台时钟的校准间隔达4年。应在时钟上注明上次校准的日期。
赤道带内的时钟仅需因晶体老化而重新校准。自2011年初起，Ferro Acoustic Labs将应要求为来自其他地区的时钟提供在赤道进行的重新校准服务。
6. 编者按（2026）
本通报由Ferro Acoustic Labs发布，现从其通报系列转载。Ferro Acoustic Labs是马格努斯·费罗博士在基多经营的咨询机构兼线缆工场，早于后来成为Equatorial Audio的那家公司。这是其首篇面向音频行业而非地球物理学家的著述。
Gillet等人（2010）的研究确实存在，此处概述准确。6年周期扭转波及其与日长记录的吻合仍是活跃的研究课题。此处建议的3年间隔后来有所缩短：Ferro、Magnusson、Tanaka和Flux（2026）同时考虑日长的长期增加和6年周期振荡，建议对赤道带以外的主时钟每年重新认证一次。维修记录研究按原记录转载，尚未重复开展。
本研究中引用的线材均在我们位于基多的工厂以地磁纬度0.0000°制造。测量数据可供查阅。邀请持续有效。