三轴刚体地球自转的两种解法研究

地球的非对称性对地球自转是有一定影响的,其理论研究是有意义的.文献[20]认为三轴刚体地球除了具有欧拉自由摆动外,还存在第二自由摆动,长期极移是自由摆动的结果,以及地球自转存在自由加速等.本文研究了三轴刚体地球自转的动力学方程,基于传统的求解方法,给出了三轴刚体地球的自由摆动解.同时列出了文献[20]对三轴刚体地球自转的求解方法,探讨了其在推导过程的若干不足,最后指出三轴刚体地球自转只存在欧拉摆动,不存在第二自由摆动.     

纬度变化和地极运动

远在1687年,牛顿已说到地球自转轴的运动,欧拉在1790年指出:由于地球转动的主要动力矩的方向,并不和地球惯性椭球的短轴方向相重合,将使地球的自转轴发生沿着一个圆锥面的摆动.假定地球为一个刚体时,可以从地球惯性椭球的扁率（或称力学椭率,或动力学扁率）算出地球自转轴运动的周期.     

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.     

地球自转学科中遗留若干主要难题的解析

近二百多年来的地球自转学科研究中,除岁差和章动的成因依据(万有)引力相互作用理论已经得到解决外,极移(包括长期极移)和日长(l.o.d)的变化问题一直还处在探讨和争论之中,尚遗留如下七个主要难题没有解决:1)极移是欧拉(Eular,1765)根据刚体自转的分析得出地球自转极相对地壳作周期为305天的摆动吗?2)极移周期的定量解释,钱德勒周期为什么不是单值的,约在425~440天之间变化?观测的极移轨迹运动周期为什么也不是单值的,而是在13.0~13.3个月之间变化?3)作为自由运动,钱德勒摆动最终将会逐渐衰减殆尽,为什么二百多年来的天文观测资料却未发现钱德勒振幅有任何渐自减弱的迹象,是什么因素在克服阻尼而维持这种运动呢?它的能量消耗到哪里去了?4)极移的成因机制是什么?5)极移与地震的关系?6)地球自转速度季节性变化的主要原因是什么?7)长期极移的成因及其运动方向?宋贯一(1991,2006,2008,2012)依据大量的宏观事实,发现和证明了自然界还存在有与(万有)引力相互作用相对应的(光压)斥力相互作用.本文依据(光压)斥力相互作用理论去解析上述七个难题,取得了立竿见影的效果.     

利用潮汐重力资料检测地球自由核章动

地球的自由核章动(free core nutation,简称FCN)是由于旋转椭球地球的固态地幔与液态地核之间的相互作用而产生的一个逆向自由章动本征模,在地固参考系中表现为近周日自由摆动(nearly diurnal free wobble,简称NDFW)(徐建桥等,2001).     

地球自转的天文地球动力学效应研究(Ⅱ) --地极移动与地球的较差转动

详细讨论了地球自转变化的天文地球动力学效应。地球表面的任何方向的水平运动，在惯性空间中看来都是转动，由此产生的离心力矩是地壳极移运动的原因，极移使地球发生相应的形变，也是大规模地壳运动和地震活动的原因之一。此外，地球自转产生的Coriolis力是重力分异中的地球各圈层产生差异旋转运动的原因，地球的差异旋转是地球自转速率近十年变化、黄赤交角的非摄动长期变化以及近周日自由摆的原因。     

地球主磁场电磁转矩导致的地球差异旋转

为探索驱动地球系统差异旋转的力源,选择整个地球作为研究对象,应用经典电磁学理论,分析地球固体介质中的电荷在地球主磁场中的运动特点,发现存在一个与地球自转方向相反的切向洛伦兹力.通过电荷与介质间的相互作用,切向洛伦兹力传递至介质迫使介质西漂.为探索地球差异旋转的规律,建立了地球薄圆筒圈层模型.应用经典物理学理论和方法推导出了地球主磁场电磁转矩及其产生的角加速度公式.研究得到四点主要结论:1)作用于半径不同的地球薄圆筒圈层的地球主磁场电磁转矩及其产生的角加速度绝对值不同:地轴及赤道附近圈层的小,其自转相对较快;半径等于3～(1/2)倍地球半径的薄圆筒圈层及其相邻圈层的大,其自转相对较慢.2)同一薄圆筒圈层中的差异旋转缘于介质的介电常数、阻力系数及质量密度的差异.3)地球差异旋转缘于地球的自转、正负电荷的非对等分布及介质的介电常数、阻力系数、质量密度的差异.4)地球差异旋转导致地壳运动,孕育地震,地球主磁场是地球差异旋转和地震孕育的敏感因子.     

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.     

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.     

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.     

昆仑山脉和喀喇昆仑山脉地区的地壳上地幔电性结构特征

本文简介从新疆叶城至西藏狮泉河的大地电磁测深剖面．它北起塔里木盆地，横跨昆仑山脉和喀喇昆仑山脉地区到冈底斯西段，全长８００余公里．探测结果表明，不同测点的地壳内部有的有两个低阻层，有的则只有一个低阻层，壳内第１低阻层的埋藏深度约１０－３５ｋｍ，第２低阻层的埋藏深度约３０－６５ｋｍ。在南昆仑缝合带以南，壳内低阻层的埋藏深度有从南向北不断加深的趋势；而在其以北的壳内低阻层的埋藏深度则与此相反．上地幔第１低阻层的埋藏深度约在１００－１５０ｋｍ之间，第２低阻层的埋藏深度约在３５０－５５０ｋｍ之间．     

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.     

内核地球的自转运动和地球固定参考系的研究

本文研究了内核地球模型下的地球表面的旋转运动和地球形变场的复数矢量球函数表示,以及外壳固定参考架、地球参考系的理论定义和它们之间等价性的理论证明.同时给出了液体外核（FOC）、固体内核（SIC）和整体地球的转动惯量张量和角动量的具体表达式.在考虑到引潮力位对地球形变场的影响下,研究了地幔相对角动量的具体表述.本文的工作是对前人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.     

Primary study on pattern of general circulation of atmosphere before uplift of the Tibetan Plateau in eastern Asia

The Tibetan Plateau is a key factor for the pattern of the general circulation of the atmosphere (GCA) in eastern Asia. The pattern of the GCA after the uplift of the plateau is well known, while the pattern of the GCA before the uplift of the plateau is lack of direct evidences. Based on the knowability of desert, a section recording wind directions across the Cretaceous northern hemisphere mid-low latitude desert belt is measured and the pattern of the GCA in the Cretaceous is revealed. The result shows that the eastern Asia was really controlled by the planetary circulation before the uplift of the plateau, i.e. westerlies in the north and northeast trades in the south. The convert belt between westerlies and trades had drifted northwards and southwards. The possibility of existence of paleo-monsoon is also dealt with and a possibly imposed paleo-monsoon is suggested.     

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.     

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.     

2003年新疆巴楚-伽师6.8级地震异常的阶段性特征

对6．8级地震的中期和短期以及短临阶段异常特征进行了系统的分析研究。从新疆大区域范围到震源区,对这次地震前地震活动图像和前兆观测资料的动态演化过程进行了深入分析,研究不同孕震阶段各类异常的基本特征。结果认为,6．8级地震前异常的中期阶段,新疆中强地震平静显著;短期阶段中等地震显著增强．震源区出现前震活动;同时全疆定点前兆观测资料出现较为明显的短期异常,并观测到少量的临震异常。异常具有准同步性、显著性、突发性和响应性等特征。     

摩擦摆基础隔震上部偏心结构地震反应影响因素分析

对上部结构存在偏心的摩擦摆基础隔震结构进行了水平双向地震作用下的地震反应分析,研究了上部结构偏心距和抗扭刚度对结构地震反应的影响。分析表明:上部结构偏心距对上部结构和隔震层的位移反应和加速度反应均有较大影响,即使在上部结构偏心距较小时,其对结构地震反应仍有一定程度的影响;上部结构的抗扭刚度对上部结构的加速度反应影响较小,而对上部结构的位移反应影响较大;上部结构的抗扭刚度对隔震层的加速度反应和位移反应影响较小。因而,对于上部结构存在偏心的摩擦摆基础隔震结构,应减小上部结构偏心距并增大其抗扭刚度以减小摩擦摆基础隔震结构的扭转反应。     

对地磁九倍法的思考

地磁九倍法是没有道理的,在地磁地震可能前兆的探讨过程中,应加强科学性。地磁场的变化绝不都是地震所引起的。     

利用漳州深井4分量钻孔应变求测区应变场

利用漳州深井形变综合观测中的4分量钻孔应变观测数据,计算了测区的主应变大小和方向。计算得到的上下两个端面的主应变方位角都在170°附近变化,近东西向性质明显。与利用多个地震求解综合节面解推断出的构造应力场一致。