内核地球自转动力学理论的研究进展(Ⅴ)—— 地球自转耦合运动方程组

本文是序列文章的第五篇，其内容包括：基于连续介质力学的基本理论，在考虑到地球的自引力、液核对核幔边界的压力和外部引潮力的作用下，严格地给出了地幔的角动量方程.利用前文的有关结论，进而给出了整体地球自转的动力学方程和内核地球模型的地球自转耦合运动学方程组.本文顾及了高阶岁差章动力矩对地球自转的影响，因而在理论上扩展了文献〔1〕给出的理论模型.本文的理论对进一步研究在高阶岁差章动力矩作用下的内核地球章动是非常有意义的.     

内核地球自转动力学理论的研究进展--Ⅲ液核自转动力学方程

本文是序列文章的第三篇,其内容包括：基于连续介质力学的基本理论,给出了液体外核（FOC）两种形式的角动量方程,对作用在FOC上外力矩进行了详细研究,同时对液核作用在固体内核（SIC）上的压力产生的压力矩进行了讨论,在O(ms)的量级上给出了它们的表达式.本文改正了文献〔1〕在推导过程中的某些错误（例如：（B18）、（B28）、（B29）、（B30）、（B35a）和（B35b）式）.本文是对文献〔1〕有关理论的扩展和改进,对进一步研究内核地球自转的动力学理论是非常重要的.     

液核动力学扰动引起的地球形变

讨论了地球固体部分对液核动力学效应引发的核幔边界和内核边界上压力和引力扰动的形变响应．采用弹性-引力形变理论描述地幔和内核的形变，给出了内部负荷Love数的一般表达式．以初始参考地球模型为例，分别计算了在地球表面、核幔边界和内核边界上的内部负荷Love数．探讨了液核边界上压力和引力扰动导致的地球形变场的空间和频率分布特征．本文的结果可以为中短周期液核动力学理论模拟提供必要的边界条件．      

内核地球自转动力学理论的研究进展(Ⅰ)

地球固体内核（SIC）和地球其余部分之间的引力和压力的耦合作用引起了一个力矩，从而对地球的章动运动产生影响.由于SIC的转动惯量和整体地球转动惯量相比是非常小的，因此可以认为SIC的动力学效应只是导致一个新的章动本征模，其频率与自由核章动（FCN）相差不太远，且对地球章动产生了一个微弱的共振影响.本文在文献〔1〕理论的基础上，对内核地球自转动力学理论进行了更加深入和详细的研究，顾及到高阶引潮力位的影响，介绍了研究内核地球自转的基本假设和定义，引潮力位的复数球函数表示，复数矢量球函数的基本理论等.     

SNREI地球对表面负荷和引潮力的形变响应

基于PREM模型，利用非自转、球型分层、各向同性、理想弹性（SNREI）地球的形变理论，讨论了地球在不同驱动力作用下的形变特征．采用地球位移场方程的4阶Runge Kutta数值积分方法，解算了在表面负荷和日月引潮力作用下地球表面和内部形变和扰动位，并给出了地球表面的负荷Love数和体潮Love数．结果表明在固体内核中的形变很小，液核中低阶(n＜10)负荷位移随半径的变化非常复杂．当负荷阶数超过10时，地核中的形变和扰动位都很小，地球的响应主要表现为弹性地幔中的径向位移，且随深度增加急剧减弱，负荷阶数越高这种衰减的速度越快．SNREI地球的地表负荷Love数和体潮Love数与信号频率的依赖关系很弱．在计算体潮Love数的过程中，采用了SNREI地球的运动方程，同时考虑了由于地球自转和椭率引起的核幔边界附加压力，这一近似处理方法获得的结果能很好地符合地球表面重力潮汐实际观测结果．     

内核地球自转动力学理论的研究进展(Ⅳ)——内核自转动力学方程

本文是序列文章的第四篇,其内容包括：基于连续介质力学的基本理论,给出了固体外核（SIC）自转的动力学方程,考虑了地球的自引力、液核对内核边界的压力和二阶外部引潮力位对SIC自转的影响,并在O(mε)的量级上给出了其实用的表达式.本文的理论推导更加严密和细致,改正了文献〔1〕在推导过程中的某些错误（例如：（B39）、（B44）和（B59c）式）.本文的工作是对文献〔1〕有关理论的扩展和改进,对进一步研究内核地球自转的动力学理论是非常重要的.     

Love函数与地球内部的潮汐形变

把地球表面潮汐形变问题扩展到地球内部.定义了Love函数和几种潮汐形变因子,并对两个实际地球模型（1066A和PREM）进行数值计算和讨论,以了解地球内部的潮汐形变特征,专门讨论了Love函数导数以及应力固体潮张量的计算问题.本工作对了解全地球潮汐场以及潮汐触发地震等问题将有所帮助.     

地球固体内核快速自转的理论证明和实测证实

地球固体内核快速自转的理论证明和实测证实杨学祥陈殿友（长春地质学院，长春１３００２６）主题词：地球内核地幔地壳差异旋转１地球内核快速自转的发现最近，美国哥伦比亚大学的宋晓东和理查兹首次利用地震波测量了地球固态内核，发现它的旋转速率比地壳和地幔的旋转速...     

内核地球自转动力学理论的研究进展(Ⅰ)-理论基础

地球固体内核(SIC)和地球其余部分之间的引力和压力的耦合作用引起了一个力矩,从而对地球的章动运动产生影响.由于SIC的转动惯量和整体地球转动惯量相比是非常小的,因此可以认为SIC的动力学效应只是导致一个新的章动本征模,其频率与自由核章动(FCN)相差不太远,且对地球章动产生了一个微弱的共振影响.本文在文献[1]理论的基础上,对内核地球自转动力学理论进行了更加深入和详细的研究,顾及到高阶引潮力位的影响,介绍了研究内核地球自转的基本假设和定义,引潮力位的复数球函数表示,复数矢量球函数的基本理论等.     

地球自由振荡弹性简正模研究进展与展望

在构建现代地球模型时,地球内部分层结构主要是根据地震波资料确定的;而地球内部密度及弹性参数,特别是地幔以下大尺度结构的密度分布,则主要是根据地球自由振荡的弹性简正模观测资料确定的.本文概述了地球自由振荡简正模本征值的求解理论和方法,介绍了球型和环型模态位移场表达式,讨论了地球自由振荡模态的衰减、分裂与耦合效应;总结了多线态分裂谱线探测和分裂参数估计的方法,综述了利用弹性简正模开展地震矩张量、地球三维非均匀性结构和内核超速旋转约束与反演研究的主要进展和存在的问题.最后作为展望,本文还讨论了地球自由振荡简正模的未来研究趋势.     

地球自转及其和地球物理现象的联系：Ⅰ日长变化

本文回顾了近十年来的研究进展，分各个时间尺度讨论了日长变化及其地球物理激发原因，并评估未来十年内地球自转运动可能的研究方向及课题。     

On the excitation of short-term variations in the length of the day and polar motion

Variations in the distribution of mass within the atmosphere, and changes in the pattern of winds produce fluctuations in all three components of the angular momentum of the atmosphere on time-scales upwards of a few days. It, has been shown that variations in theaxial component of atmospheric angular momentum during the Special Observing Periods in the recent First GARP Global Experiment (FGGE, where GARP is the Global Atmospheric Research Programme) are well correlated with short-term changes in the length of the day. They are consistent with the total angular momentum of the atmosphere and solid Earth being conserved on short timescales (allowing for lunar and solar effects), without requiring significant angular momentum transfer between the Earth's liquid core and solid mantle on timescales of weeks or months. It has also been shown that fluctuations, in the equatorial components of atmospheric angular momentum make a major contribution to the observed wobble of the instantaneous pole of the Earth's rotation with respect to the Earth's crust. A necessary step in the investigation was a re-examination of the underlying theory of non-rigid body rotational dynamics and angular momentum exchange between the atmosphere and solid Earth. Since only viscous or topographic coupling between the atmosphere and solid Earth can transfer angular momentum, no atmospheric flow that everywhere satisfied inviscid equations (including, but not solely, geostrophic flow) could affect the rotation of a spherical solid Earth. New effective angular momentum functions were introduced in order to exploit the available data and allow for rotational and surface loading deformation of the Earth. A theoretical basis has now been established for future routine determinations of atmopheric, angular momentum fluctuations for the purpose of meteorological and geophysical research, including the assessment of the extent to which movements in the solid Earth associated with very large earthquakes contribute to the excitation of the Chandlerian wobble.     

内核超速旋转及其对重力场的影响

本文研究由内核超速旋转引起的地球重力场的变化.论述了内核具有三个主要特征：椭球形状,各向异性对称轴与内核自转轴重合,内核自转轴与地球自转轴之间存在夹角并绕地球自转轴进动.内核超速旋转引起地球体系物质的重新分布,导致重力场变化.通过研究内核超速旋转的运动规律,建立了内核超速旋转导致重力场变化的模型,给出了由于内核超速旋转而引起的整个地球表面的重力变化,其中,在假定了内核超速旋转速率为1°/a的前提下,历经一年的最大重力变化量级约为037 μGal.     

核幔耦合对地球自由核章动的激发影响

地球自由核章动（FCN）是地幔与液核相互作用的重要动力学现象,其激发机制涉及地表流体层、地幔和地核等圈层之间的耦合,此前研究多利用地表流体层角动量数据单独研究其对FCN的激发,对核幔耦合的影响考虑不足.本文基于角动量守恒理论分析了核幔耦合对FCN周期及振幅的影响,并结合多个大气及海洋角动量函数时间序列首次估算了核幔耦合在FCN激发过程中的贡献.结果表明核幔耦合对FCN周期产生的固定和时变影响对FCN激发的作用均不可忽视,尤其时变影响可达几十个微角秒,对于进一步解释FCN时变特征非常重要;核幔耦合对FCN振幅的直接影响是地表流体层的激发与实测FCN不相符的主要原因,黏滞、电磁和地形等耗散耦合的存在对地表流体的激发振幅有67%左右的减弱效果.