长期极移的成因

依据宋贯一等(2006)发表的"极移的成因及其移动特征"一文中的研究成果,对其中极移反向(由东向西)运动的时问分布进一步研究得知:在地球公转所处的四季位置中,自转极(北极)反向运动时间仅发生在当年的11月1日(立冬日为11月7、8日)到第二年的2月15日(立春日为2月4、5日)这一段时间之内;其它时间(季节)均为自转极正向(由西向东)运动时段.对比冬至日前后和夏至目前后极移的运动方向可知,它们相对太阳的运动方向虽然相反,由于它们分别处在轨道的东、西方向的两侧,从空间上看来,它们的运动方向却是一致的(即都是向自转极以西运动).基于上述原因,经过一个回归年的太阳光压激发之后,极移运动轨迹的年平均位置向CIO(国际极点)的西侧移动了.在下一个周年期激发时段,上述现象将在上一回归年极移年平均位置的基础上继续进行,逐年累积即形成长期极移.这就是周年期激发机制引起的长期极移及观测的极移运动轨迹均落在CIO西侧的原因.     

地球自转速度的年变化

本文利用宋贯一等（2006）发表的“极移的成因及其移动特征”一文中的自转轴受迫摆动资料，从理论上推断出地球自转速度年变化的特征.结果证明，理论计算出的地球自转速度年变化曲线形态特征与观测曲线形态特征十分吻合.从而得出，太阳辐射光压在南、北半球的不平衡分布是引起地球自转速度年变化的主要原因.     

天文观测极移运动周期变化的原因解析

宋贯一（1991,2006）相继发现日-地之间存在一种奇特的能量（动量）相耦合的自然现象:当太阳辐射光压作用于地表之后,地球表面物质的特殊物理性质会自然地把太阳辐射光压立刻分解为两部分,即P₁和P₂.其中P₁为全球各纬度带内单位海洋和陆地表面接收到的等值光压（P₁为随时间和纬度而变化的变量）.在一个回归年的时段内,由P₁在北、南两半球上的不平衡分布激发自转轴摆动,引起转动惯量的变化（该变化是目前所了解到的地球转动惯量的最大变化）并产生极移,该项极移运动的周期为12个月左右.由于P₁在北、南半球上的分布相对赤道是基本对称的和规则的,P₁对自转轴摆动的激发可称谓“规则性激发”;P₂为全球各纬度带内单位陆地和海洋表面接收到的光压值之差（P₂为随时间和纬度而变化的变量）.在一个回归年的时段内,由 P₂在北、南两半球上的不平衡分布激发自转轴摆动而产生的极移运动周期为14个月附近.由于P₂在北、南两半球上的分布相对赤道是不对称和不规则的, P₂对自转轴摆动的激发可称谓“不规则性激发”.这种天然存在的力源,恰恰是近百年来世界各国研究地球自转的地球物理学家渴望寻找的那种既能激发自转轴产生自由章动、又使其摆动含有两个不同周期（12个月和14个月）的激发力源.正是这一奇特自然现象的发现,才使长期以来困扰地球物理学领域内的极移、极移所包含两个周期的涨落变化及由此引起的地球自转速度变化等自然之谜得以破解成为可能. 本文作者仅对天文观测的极移运动周期及其极移运动所包含的两个周期分量在一定的范围内变化的成因作出了详细的解析,并得出如下结论： （1）极移运动主要是由太阳光压P₁ 和P₂共同激发引起的.天文观测的极移摆动周期的涨落变化是太阳光压（P₁＋P₂）激发自转轴摆动过程中,在空间上自转轴的摆动中心相对自转轴中心（地心）移动造成的,涨落范围在395～403±2天之间,即天文观测的极移运动的实际计算周期应在13.0～13.3个月之间变化.（2）极移所含的周年期摆动是由太阳光压P₁激发的.天文观测的周年期摆动周期涨落很小,变化于365.24～365.53天之间.在一个回归年内,由于日-地间距离的变化,使地球表面接受到的太阳辐射光能产生微小差异则是造成观测的周年摆动周期稍有拖长的原因.（3）极移所含的钱德勒摆动周期是由太阳光压P₂激发的.天文观测的钱德勒周期涨落较大,变化于426～437±2天之间,即实际计算周期应在14.0～14.4个月之间变化.观测的钱德勒摆动周期的变化是太阳光压P₂激发自转轴摆动过程中,在空间上自转轴的摆动中心相对自转轴中心（地心）移动造成的.上述的定量解析数据均得到实际观测资料的验证,为极移光压成因理论的正确性提供了具体详实的证据.     

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.     

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.     

三轴刚体地球自转的自由加速

地球自转是天文学和地球科学领域的交叉学科,对其研究具有重要的理论和实际意义.地球自转动力学理论的研究一般是在旋转对称模型基础上进行的,并得到了一系列与观测相符合的结论.但实际地球是一个非旋转对称的椭球体,甚至是梨形椭球体.因此,三轴地球模型的自转理论研究应该是有一定意义的.文献[17～19]认为,三轴刚体地球除了Euler自由摆动外,还存在第二自由摆动,以及地球自转存在自由加(减)速运动等.本文在经典力学和刚体地球自转Euler方程的基础上,研究了地球自转的自由运动,指出文献[17～19]给出的关于地球自转存在自由加速或减速的证明是不正确的,完全刚体地球自转也不可能存在第二自由摆动.     

地球自转长期稳定性的种解释

古地关数据显示了在古地磁和热点参数点对照系之间的不到１０００ｋｍ的运动,即１００Ｍａ（百万年）期间的真极移,它意味着地球自转轴一直是相当稳定的。这个长期的自转稳定性可以用晚中生代和新生代的大规模板块运动的缓慢变化来解释,中要俯冲带的岩石层是对幔对流导致的地幔密度不均匀性的主要部分。因此,不需要引入其他诸如自转不规则的缓慢再调整之类的机制,就可以解释所观测到的缓慢的真极移。     

地球自转与气候动力学──振荡理论

考虑地球自转速率随时间的变化,并应用描写低纬地球流体（大气和海洋）的水平运动方程,分析了地球自转速率变化对低纬大气和海洋振荡的影响．研究指出：地球自转速率的变化不但会直接影响低纬大气和海洋的振荡周期和振幅,而且会影响纬向风和洋流的变化,从而导致海温和海平面的变化．所以,地球自转速率的变化是影响全球气候变化的重要因素之一．关键词##4地球自转速率;;气候变化;;大气和海洋的振荡     

长期极移的移动方向及北京中轴线偏移之谜

太阳光压、地球的公转与自转、黄赤交角的存在及地球表面陆地和海洋的地理分布绝妙地组成了一套天然的能激发自转轴晃动(Wobble)并产生极移的日-地间能量(动量)相耦合的物理机制.太阳光压对自转轴摆动的激发时间存在两种不同的周期,即周年期激发机制和周日期激发机制,由此产生的极移运动轨迹也可分为周年期变化和周日期变化两种,这两种极移运动轨迹中均含有长期极移的成分.本文详细讨论了周日期激发机制引起的瞬时极移及其运动特征和长期极移及其运动方向,并按现今地球表面陆地和海洋的分布格局,求出长期极移的总体运动方向大致为参考极M沿西经70°～80°向加拿大的埃尔斯米尔岛移动.依据本文的研究成果,可以帮助人们揭开自元代(距今已800多年)以来所建立的北京中轴线为什么逆时针偏离子午线2°多这一极富传奇色彩的谜团.     

极移振幅主要周期分量的时变特征

用JPL近年发布的地极坐标序列求得1893―1998年间极移的振幅序列,用最大熵谱分析方法求得了该资料序列包含的一些周期的参数,并利用小波变换方法分析讨论了其中的主要周期的变化.结果表明,极移振幅变化中存在着约6.5年和约40年的主要周期,且它们均具有一定程度的时变性.因此,在研究讨论极移与一些地球物理现象和自然灾害现象的关系时,应特别注意极移振幅中主要周期的时变特征.     

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。     

(光压)斥力相互作用在自然界客观存在的宏观证据

在宇宙中,众多恒星发出的光线充斥于万物之间.光压虽然早在1901年就被人们发现和试验证实,但一直未把它作为一种客观存在的自然力看待.其原因是(光压)斥力相互作用(自然力)主要表现在宇观物体(天体)上,在太阳系内的(太阳光压)斥力作用下,能否证明地球物质的宏观运动状态发生了变化及发生了什么样的变化,则是人们把(光压)斥力相互作用是否作为一种自然力看待的关键.宋贯一(1991)发现,太阳光压、地球的自转与公转组成了一套类似金属塑性压力加工中的一套天然"轧机",太阳的能量(动量)就是通过这种"轧制"式耦合物理机制传递给地球的,并依据这种耦合机制产生的地壳"轧展"效应特征,发现(1999)太阳光压斥力作用才是控制全球地壳运动和地震活动的唯一重要因素.宋贯一(1992)又发现,太阳光压、地球的自转与公转及赤黄交角的存在,组成了一套天然的日地间太阳能量(动量)相耦合的"摇摆"式物理机制,依据这种耦合机制特征,发现和证明(2006,2011)太阳光压斥力相互作用才是激发自转轴摆动并产生极移及地球自转速度季节性变化的主要力源.上述一系列发现,为(光压)斥力相互作用在自然界的客观存提供了具有说服力的证据.它与(万有)引力相相互作用一样,在宇宙的演化中起着同等重要的作用.     

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。     

Seismic excitation of the polar motion, 1977–1993

The mass redistribution in the earth as a result of an earthquake faulting changes the earth's inertia tensor, and hence its rotation. Using the complete formulae developed byChao andGross (1987) based on the normal mode theory, we calculated the earthquake-induced polar motion excitation for the largest 11,015 earthquakes that occurred during 1977.0–1993.6. The seismic excitations in this period are found to be two orders of magnitude below the detection threshold even with today's high precision earth rotation measurements. However, it was calculated that an earthquake of only one tenth the size of the great 1960 Chile event, if happened today, could be comfortably detected in polar motion observations. Furthermore, collectively these seismic excitations have a strong statistical tendency to nudge the pole towards 140°E, away from the actually observed polar drift direction. This non-random behavior, similarly found in other earthquake-induced changes in earth rotation and low-degree gravitational field byChao andGross (1987), manifests some geodynamic behavior yet to be explored.     

Long-term variations in the earth's motion and crustal movements

Astronomical observations of time and latitude providing precise information on the motion of the earth as a whole (rotation and polar motion) point to the existence of secular and periodical variations due to tidal forces and geophysical and meteorological causes.Together with these variations, there is also evidence that the earth's crust is wandering as a result of the action of different forces, and the mean latitudes and longitudes of the observatories vary because of continental and/or local displacements.In this paper an analysis of a long series of latitude and time astronomical observations is carried out in order to investigate their long-term variations, and an important result is found: there is significant evidence for the existence of a relationship between the rotational accelerations of the earth and the variation in the positions of the mean rotation pole over periods of about thirty years. This result is discussed from the viewpoint of a deformable earth and/or crustal movements.     

太阳γ及β_γ黑子磁埸区大耀斑的地磁效应

本文研究了1938-1958年间,太阳γ及βγ黑子磁場区的3級与3~+級大耀斑的地磁效应。用相关及迴归分析法,計算了太阳赤緯、日軸方位角及耀斑的日面經緯度等因素对于磁扰的彭响。根据分析結果,繪出了日面地磁扰动等值图。利用水手2号飞船上量譜仪測出的太阳风速度和相应的地磁A_p指数,算出了相关关系,并用此和上述日面地磁扰动等值图配合,推算了在耀斑发生以后,太阳风的径向分量沿地球軌道的分布。参考文內各相应的曲线,可以約略估計出耀斑发生后地磁A_p指数的大小。     

The 11-year solar cycle,the sun’s rotation,and the middle stratosphere in winter: Part I: Response of zonal means

The effect of the 11-year solar cycle on the response of the stratospheric geopotential height and temperature fields at 10 and 30 hPa in winter to solar activity oscillations with periods related to the period of the Sun’s rotation (27.2 days) is discussed, applying methods of statistical spectral analysis to daily data for the period from 1965 to 1996. Atmospheric responses for three periodicities — 27.2 days (period of the Sun’s rotation), 25.3 days (periodicity caused by the modulation of the 27.2 days oscillation by annual atmospheric variation), and 54.4 days (doubled period of the solar rotation) — are studied. A significant effect of the 11-year solar cycle on the atmospheric response to the 27.2 days solar periodicity has not been found. We explain it by a frequency shift of the response from the 27.2 days to the 25.3 days periodicity via amplitude modulation. For the 25.3 days oscillation, prominent differences between the maximum and minimum of the 11-year solar cycle have been found in the coherence between the 10.7 cm solar radio flux and the height/temperature fields: the relationships are stronger at solar maximum than at the minimum of the 11-year cycle. The same differences, but to a greater extent, are revealed for the oscillation with a period of 54.4 days. Coherence and amplitude estimates for this doubled solar rotation periodicity exhibit strong differences between extrema of the 11-year solar cycle. Phase estimates also demonstrate a clear difference between high and low solar activity: on the average, the delay of the atmospheric response after the solar signal is smaller at solar maximum than at solar minimum. Thus, we conclude that the mechanism of the influence of the 11-year solar cycle on the winter middle stratosphere can include both a direct effect of the frequency corresponding to the doubled solar rotation periodicity and an indirect effect of modulation of the intensity of the interaction between the solar 27.2 days oscillation and seasonal atmospheric variations.     

风云二号F星太阳X射线探测器在轨探测初步成果

风云二号系列卫星以自旋稳定方式工作于地球静止轨道,太阳X射线探测器是该系列卫星的重要有效载荷,监测太阳耀斑爆发过程,并对太阳质子事件等灾害性的空间天气事件进行预警.卫星自旋一周,该探测器完成一次全日面观测,记录太阳X射线的能谱与流量.2012年初,太阳活动进入第24周峰年,风云二号卫星太阳X射线探测器的在轨运行取得了良好的观测结果.相比于过去的太阳X射线探测器,风云二号F星的太阳X射线探测器应用了硅漂移探测(Silicon Drift Detector,SDD)技术,对GEO轨道海量的高能带电粒子采取了有效的屏蔽措施,可以对更"软"的X射线进行观测,能谱分辨率本领达到国际先进水平,对太阳耀斑的量化定级精度更高,在轨初步观测结果表明,精确的能谱探测能力可提高太阳质子事件预警能力,能道响应的时间特性比过去的探测数据更准确地反映了太阳耀斑的加热过程和带电粒子加速特性.本文介绍了风云二号F星太阳X射线探测器的设计及其发射前的标定试验结果,并且对发射后在轨运行获得的初步探测成果进行分析和讨论.