地球扁率在地质历史上的变化下限

为研究地球形状的长期变化,将地球假设为弹性椭球体,根据弹性动力学理论导出地球的扁率下限公式,扁率与地球的平均密度ρ、引力加速度g、自转角速度ω、平均半径R、弹性模量E、泊松比v相关.将新星云假说下地质历史时期半径、质量和角速度变化值代入公式计算出各地质历史时期地球扁率值,作为地球扁率变化值的下限值.地球的扁率自地球形成以来总体变化趋势是在减小.     

第10章构造圈构造不均匀性与地球和宇宙起源力相互作用

众所周知,在地球整个历史过程中发生了一系列构造过程,如大陆形成和运动、山脉和盆地形成、火山活动和地震过程等。已经证实,这些过程形成和发展中地球自转不均匀性起非常大的作用。地球旋转状态变化决定了地球椭球的扁率,当地球形状收缩变化时,发生子午线弧和纬线弧长度变化共轭,引起地壳层内特殊的切向应力椭圆,而纬线半径和矢径的共轭变化就是造陆运动。     

月球和地球正常重力特征差异及成因探讨

月球和地球都非常接近于旋转椭球,基于正常椭球求定的正常重力场占据了月球和地球真实重力场的主要部分,比较月球和地球的正常重力,可以更好地理解这两个天体的重力变化特征.基于Clairaut定理求解月球和地球的正常重力,正常重力随纬度的变化呈现了相反趋势,即地球是两极的正常重力大于赤道的正常重力,而月球是两极的正常重力小于赤道的正常重力.从截断误差及椭球形状与自转角速度的协调关系分析了月球和地球正常重力随纬度变化产生相反趋势的原因:月球的椭球扁率与自转角速度之间的数值关系不满足行星流体静力学平衡条件,即利用Clairaut定理求解正常重力并不严格适用于月球.     

地球扁率对天体引潮力影响的计算与分析

高精度天体引潮力计算中需要考虑地球扁率的影响.由DE421历表计算得到太阳系各个天体在GCRS中的坐标,基于天球参考系经典的岁差章动转换方法、IERS 2010规范推荐的转换参数以及IERS发布的EOP 08C04数据模型,在综合考虑影响天体坐标转换的各种因素(框架偏差、岁差、章动、地球自转、时间尺度转换、极移)改正后,得到天体在ITRS中的坐标,并由此计算得到1962年至2015年间地球扁率对各天体引潮力位和引潮力影响的具体数值.计算结果表明:地球扁率对天体引潮力的影响,对月球来说不超过1.8898×10~(-11) ms~(-2)(1.8898 nGal),对太阳来说不超过0.0018×10~(-11) ms_(-2)(0.0018nGal),对其他天体来说可完全忽略不计.地球扁率对月球、太阳引潮力影响的变化周期与相应天体的运行周期一致.     

构造圈构造不均匀性与地球和宇宙起源力相互作用

众所周知,在地球整个历史过程中发生了一系列构造过程,如大陆形成和运动、山脉和盆地形成、火山活动和地震过程等。已经证实,这些过程形成和发展中地球自转不均匀性起非常大的作用。地球旋转状态变化决定了地球椭球的扁率,当地球形状收缩变化时,发生子午线弧和纬线弧长度变化共轭,引起地壳层内特殊的切向应力椭圆,而纬线半径和矢径的共轭变化就是造陆运动。构造圈由稳定的和活动的不均匀层组成。现代地球动力学中地球内部能量源作用相当大,运动是由地球内部能量源引起的,主要导致地球膨胀。宇宙因素引起的“快速”运动叠加到这种“缓慢”运…     

扁率应力与地震

地球扁率的实测值要比理论值大,这证明地球内部还存在着微小的应力差。经计算,扁率变化所产生的地球形变与冰期中由地壳均衡所产生的地球形变在数值上大体相等。这表明冰期是地球扁率变化的一个原因。地壳均衡不仅能产生地壳的垂直运动,而且能产生地壳的水平运动,因而也是海底扩张、大陆漂移的力源之一。     

曲线坐标系下的块体运动与应变模型研究

本文建立了顾及地球扁率和局部切标架随点变化特性的椭球坐标系下的刚体运动模型和块体运动与应变模型,以及球坐标系下顾及局部切标架随点变化特性的严密的块体运动与应变模型,分析了球坐标系下块体运动与应变模型及椭球坐标系下的块体运动与应变模型间的差异;通过计算具体讨论了地球扁率和曲线坐标系的局部切标架随点变化特性对欧拉矢量与应变张量的影响.结果表明：地球扁率对刚体欧拉矢量和应变参数的影响甚小,具体计算时可以不予考虑,但曲线坐标系的局部切标架随点变化特性对两者的影响较大,在建模过程中需要顾及,常用的Savage模型需要修正.     

GRACE和SLR观测的地球动力学扁率最大熵谱及小波相关分析

卫星重力测量技术的实现为测定地球动力学扁率提供了新的方式和途径,GRACE卫星是目前最新的重力测量卫星,据其恢复的低阶重力场较以往精度得到大大提高,然而其观测地球动力学扁率（二阶项）却与卫星激光测距（SLR）结果相差较大.本文采用最大熵谱和小波分析方法对GRACE和SLR观测的地球动力学扁率时间序列信号进行定量比较分析,结果表明：GRACE观测的地球动力学扁率年际周期变化振幅仅为SLR观测结果的25%,并且目前GRACE观测的地球动力学扁率数据中含有系统输入信息和相位差,但前者较后者包含有较强的短周期（2～6月）信息.造成这种差异的主要原因可能来自于GRACE与SLR全球观测数据时空分布不同.     

地球运动的超非线性分析

根据超非线性速度理论，研究了地球的自转状态，得知地球自转的角速度沿半径方向有突变和减小，并由此计算了地壳相对于地核的角速度差值，算得赤道表面每年西移１．７５ｃｍ，符合已报道的观测数据。     

大地震对地球自转的影响

地震会改变地球的形状,引起内部物质的重新分布,从而导致地球的惯性张量产生变化.依据角动量守恒定律,地球的自转将会发生变化.为了探究大地震对地球自转的影响,本文基于简正模和点源位错两种不同的理论,应用PREM地球模型,以2000年至今的10个8.3级以上的大地震为例,分别计算了地震发生后地球重力场的斯托克斯系数、地球的总惯性张量、地球扁率等的变化.讨论了简正模方法叠加的收敛性问题,并对震级的影响进行了简单的分析,着重探究了深度变化对地球极移和日长变化的影响.结果表明:在相同的地球模型下,利用简正模和位错两种理论计算的日长和极移的结果是一致的;简正模方法的收敛速度比较快,只需叠加3个左右的低频简正模就已经收敛;对于震级大于4.5级的地震,极移激发的方向出现在120°E~160°E的概率大一些;通常情况下,越深源的和震级较大的地震,极移激发的幅度和日长变化量越大.此外,在0~700 km深度区间内,随着深度的增加,极移激发的幅度和日长变化总体表现为增加的趋势.     

膨胀地球基本参数的初值及其平均变化率

本文讨论了地球膨胀过程的初始半径R₀、膨胀起始时间t₀以及半径R、转动惯量I、地表重力加速度g和反映地球内部物质分布状态参数y等膨胀基本参数的平均变化率。研究结果表明,在地球的地质年龄之内,地球膨胀的初始半径R₀>4619km,膨胀的起始时间t₀>43.8×10²Ma,膨胀过程中的地球半径R、物质分布状态参数y、转动惯量I、地表重力加速度g和表面积S随时间的平均变化率分别为:dR/dt=4×10^-4m/a,dy/dt=-6.7×10¹²/a,dI/dt=8.49×10²⁷kg·m~2/a,dg/dt=-1.23×10^-10kg·s^-2/a和ds/dt=6.41×10⁴m²/a。地球膨胀过程中的半径平均增长率,是首次用天文学方法研究得出,且该值介于其他作者用古地磁、古地理等方法所求得的地球半径增长率若干数值之间。     

Theory of the evolution of the earth and the earth's crust

Summary The paleomagnetic field (declination and inclination) in different geological epochs is represented through the field of the so-called magnetic dipole. The optimal dipole coordinates so obtained show that during older geological times the optimal dipole lay outside the earth's centre and moved towards and around the earth centre. It is supposed that the optimal dipole trajectory in the earth coincides with earth core trajectory. This core motion brought about a motion of the masses of the mantle in a direction opposite to the motion of the core. This in turn brought about the break-down of Pangea and the separation of the continents. The drift of the continents, the relative changing of the earth's rotational axis and many other geological and geophysical phenomena may be explained through such a motion, that is through the motion of an eccentrical core towards the earth centre.     

Polar Wander, Sea-level Variations and Ice Age Cycles

There exist close connections between changes in the position of theearth's rotation axis with respect to the earth's surface (polarwander), variations in sea level, the rise and decline of Ice Ages andglobal change on geological time scales. The modeling of theseinterrelationships has received renewed attention in the last few years,after initial attempts to relate these phenomena by means ofviscoelastic solid earth relaxation models had shown its feasibility.An overview is given of the models, and several aspects of the variousinterrelationships are discussed. It is shown that the radial mantleviscosity profile and the layering of the solid earth have importantinfluences on these interactions.     

APERTURE COMPENSATION TOMOGRAPHY1

Conventional velocity analysis can handle a horizontally stratified medium well. There is no indication, though, that it will be as successful when applied to a more complicated geological structure. In fact, a small angle of incidence may transform to a wide-angle reflection event for a dipping interface. In this case, conventional velocity analysis may lead to large errors and thus cannot be applied. Seismic tomography is attractive as it is virtually free from any restrictions imposed on the velocity distribution in the model space or on the setup of a seismic experiment. It is important, however, to recall that seismic tomography yields results of inferior quality compared to medical tomography. This paper investigates the reason for this and how to suppress a significant blurring of seismic tomograms. Unlike medical tomography, one cannot provide full angular coverage of the model space in a typical seismic experiment: the sources and the receivers cannot surround an unknown object inside the earth to provide a complete spectrum of view angles. Incomplete angular coverage may lead to the occurrence of large inaccuracies in the computed tomograms especially when the initial model is poorly chosen. We demonstrate a method of suppressing the adverse effects related to an incomplete angular recording. This is ‘compensation tomography’ which can be used efficiently in the case of a limited angular aperture. Numerical experiments illustrate the theory.     

地球形成理论研究进展

本文概述了太阳系角动量分布，地球的物质来源，地球的形成方式，地核和地幔的形成几个总理研究的进展。     

自转速率快速变化引起的全球位移场和应力场

该文建立了百万网格的分层PREM地球模型, 利用并行有限元方法计算了自转速率快速变化所引起的全球附加的位移场和应力场。 计算模型中不仅考虑了地球的径向分层, 同时还考虑椭率和地形的影响。 利用数值试验的方法, 系统分析了地球自转速率变化为Δω/ω=2×10^-10时所引起的全球应力分布特征, 研究表明椭率对地表各个应力分量的影响在千分之几, 而地形的影响则表现为径向应力与地形正相关, 且相同高度的地形在低纬度影响较大, 纬向和经向的应力大小分别与地形在SN向和EW向的地形梯度直接相关。     

地球自转的天文地球动力学效应研究(Ⅰ)--引力位和重力的变化

详细讨论了地球自转的天文地球动力学效应，地极移动和日长变化导致地球引力位系数产生时变特性并引起重力的摄动，根据理论力学的基本概念，导出了由于地球自转变化引起的地球引力位系数变化、重力摄动、垂线偏差和地球形变的表达式，并定量地研究了极移和日长变化对测站重力观测值和地球形变的影响，建议在高精度的空间大地测量中要顾及到地球自转变化引起的一系列效应。     

中国大陆强地震与地球自转角速度长期变化关系的初步分析

地球自转角速度变化对地质构造、地球物理现象的影响,前人已做过不少工作。其中,李四光、克罗波特金等认为,地壳构造运动的动力与地球自转角速度的变化有关。斯托伊柯（Stoyko）发现全球中、深震能量与自转速率有密切的关系。斯托瓦斯指出,近三百年来,绝大多数毁灭性地震都发生在地球自转角速度变