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.     

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.     

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(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.     

应用精密引潮力位展开建立刚体地球章动序列

通过对Melchior P.潮汐与章动理论的改进，给出了高阶日月引潮力位引起的岁差章动力矩，建立了刚体地球极移和章动的联合动力学方程，由此对天球中间极（CIP）进行了严格的理论定义. 在各阶潮汐力矩的作用下，得到CIP轴岁差章动的表达式. 通过推导发现，奇数阶引潮力位产生的岁差章动力矩使得黄经章动和交角章动出现了异向项（即：黄经章动出现了cos项，交角章动出现了sin项）. 最后利用郗钦文精密引潮力位展开，建立了737项刚体地球章动序列. 新的章动序列是IERS2003采用的刚体地球章动序列REN2000（包含678个日月章动项）的一个补充.     

内核地球自转动力学理论的研究进展(Ⅵ)—— 章动转换函数和内核的动力学效应

本文是序列文章的第六篇，其主要内容包括：讨论了两种章动转换函数表达式以及它们系数之间的关系，指出了前人给出系数值的缺陷，以及某些公式表述的错误；基于内核地球模型的有关参数，利用Mathematica数学分析软件计算了PREM和1066A地球模型在FULL理论、MTIC和FIC近似下的章动本征模频率和章动转换函数的有关系数；计算了内核动力学对受迫章动的影响，结果表明其影响已在目前VLBI可检测的量级内.本文对地球章动转换函数进行了较完整的论述，期望对进一步研究地球自转动力学起重要作用.     

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.     

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...     

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．     

1966～1976年华北地震的时间特性及相关触发因素

阐述了１９６６～１９７６年华北地震的时间特性及其相关触发因素－－地球自转和引潮力。这是３００年来华北地区发生的最强烈的一组地震,强震发生的时间有一个共同的特性;在年尺度上大多数地震发生在季节性地球自转速度极在值或极小值时间点附近,即极点附近（或称极点时段）,在月惊工上多数地震发生在朔望附近（或称朔望时段）,在日尺度上半数地震发生在极大水平引潮力时刻附近。表明这些地震与地球自转和日月引潮力关系密切。     

地球内核超速自转的物理机制

根据地球液态外核的对流结构提出一种物理机制，求解释地震学所推断的地球固体内核超速自转的现象。外核中物质对流和发电机效应的数值计算表明，内核的相切柱体内温度偏高。我们证明这种温差会在圆柱体内产生一种超速自转的热风和一种很强的方位磁场。由感应方位磁场和北景极型磁场可导出作用于内核的转矩，当内核的角速度相对于附近相切柱体内流体的角速度，大约滞后１４％时，作用于内核的转矩达到平衡。所推断的内核的超速自转（     

地球的差异旋转

对于具有流体对流层的旋转星球 ,由于星球自转对对流的影响 ,必然会在星球对流层内部不同部分间以及星球的不同圈层间产生差异旋转 (differentialrotation) .所谓差异旋转是指旋转角速度随着深度 (星球不同圈层的旋转角速度不同 )以及纬度 (同一圈层内部不同部分间的角速度不同 )具有差异的现象 .地球是一个多圈层的旋转系统 ,主要由大气圈、水圈、岩石圈、地幔、外核以及内核组成 .大气圈和水圈具有明显的流体性质 ,并且在漫长的地质年代中 ,地幔、岩石圈和地幔之间的软流层以及外核均具有流体性质 ,而且在大气压力、热、重力和电磁力等的作用下发生了对流 .这些对流运动一旦受到地球自转的影响 ,就必然会致使地球各圈层间以及对流层内部不同部分间产生差异旋转 .几个重要现象 :基本地磁场的长期西漂、岩石圈的长期西漂、地球自转速率变化 (周日长度波动 )和固体内核各向异性对称轴的移动表明在固体地球内部各圈层—岩石圈、地幔、外核和内核间存在差异旋转 .来自地震学上的数据证明了固体内核与地幔之间存在较明显的差异旋转 ,速率可达 1.1°～ 3.0°/a.这跟其它数据如自由振荡数据以及地磁场长期西漂数据获得的结果具有很大的差异 .导致固体地球内核相对于地幔差异旋转的主要宏观机制为电磁力矩、引     

地球内核快速旋转的发现及其动力学意义

地球内核快速自转的发现,证实了地球圈层差异旋转理论,其动力学意义在于：（１）旋转系统有不同于非旋转系统的物质运动方式和能量转换方式;（２）圈层有序差异旋转与无序差异放置的交替是地磁反向的原因。     

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。     

地球自转角速度长周期变化对太阳轨道运动特征的一种响应机制

地球自转角速度的季节性和年变化的成因已达成基本共识,但更长时间尺度的周期性变化成因尚无定论,它们或归因于太阳活动、日月引潮力、地壳反弹、大气圈波动或行星摄动的影响等.直至目前,地球自转变化的规律和机制还没有完全弄清楚.研究发现:根据行星会合指数(K)标定太阳轨道运动特征的方法是可行的.通过对行星会合指数(K)的FFT检测发现太阳轨道运动周期与前人研究的地球自转日长(LOD)变化周期具有极强的相关性.太阳轨道运动在受到行星系统力矩作用的同时,致使近日行星轨道运动受到太阳引力作用的波动影响而产生扰动.受太阳巨大引力作用的牵制,导致地球轨道角动量和太阳轨道角动量的变化具有正相关关系.根据地球轨道角动量和自转角动量之和守恒,进而推断地球自转角速度的变化对太阳轨道运动特征的响应,这在思想方法上是一种突破.     

观测结果揭示地球内核自转快于地球本身

地球内核与地球的其他部分正在进行着无休止的竞赛,并且地核似乎已绝对领先。这一曾经是纯粹抽象的理论假设,现在已经有了有力的定量观测基础。猜测地球固体内核自转并快于其周围物质,并将此看法用于模拟计算及作为基本假设已近10年,但从未被证实过。     

地球基本磁场的成因

在略高于古藤堡面的压力和温度条件下,地核物质中的原子结构状态发生了质变.如对于外层能级分布是3d64s2的铁原子而言,Fe原子的最外层和极少一部分Fe原子的次外层将受到破坏,使外层电子发生"公有化"现象,残破的原子(处于离子状态)在自引力作用形成的压力作用下,按原子密度的大小产生分异,"内核"多为显示有正电性能的密度较高的残破原子组成,"外核"(包含过渡层)为富含"公有化"电子而显示负电性能的密度相对较低的残破原子组成,这是一个地核物质量子状态变化的静态过程,从地球内部宏观电性结构看来,地球的"内核"和"外核"组成缮了一个静态的巨型似"原子球","外核"显示负电性,"内核"显示正电性,"内核"所带电量与"外核"所带电量相等,但符号相反,在静态的情况下,似"原子球"并不显示磁性.由于地球自转,"外核"上界面赤道上的自转线速度为252.9m/s,"内核"外界面赤道上的自转线速度为88.9 m/s,二者的速度差为164.0 m/s,这种含有由巨大电量的"外核"电子壳层相对"内核"绕固定的轴向(自转轴)转动,自然会形成它的基本磁场.     

地球内核旋转不同的地震学证据

在过去的３０年中，穿过地球内核的地震波的走时显示出虽然小然而却是系统的变化。这种变化通过使已知内核地震各向异性的对称轴产生移动的内核的自转而得到圆满的解释。推断的自转速率每年比地幔和地壳的自转快１°。     

地球自转及其和地球物理现象的联系：：Ⅱ.地极运动

地球自转运动包括岁差和章动，极移和日长的变化，极移指自转轴相对地壳的运动。其主要激发原因是地球上物质分布的变化。因而，对极移的观测和研究必然为全球性的地球物理现象提供着信息。     

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.