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.     

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.     

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(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(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.     

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...     

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。     

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     

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。     

地球内核及其边界的结构特征和动力学过程

现代地震学展现出了一个复杂的地球内核内部和表面结构.地球内核内部结构的主要特征表现为其地震波速度和衰减呈现各向异性,且各种结构（速度、衰减和各向异性）均呈现东西半球差异,而内核表面的新发现则包括其局部区域存在起伏的地形和固液并存的糊状层.地球内核压缩波速度和衰减均呈现以地球旋转轴为轴的柱对称各向异性,沿地球旋转轴方向传播的压缩波比沿赤道方向传播的压缩波传播更快且衰减更强烈.同时,内核各向异性结构随深度而变化：内核顶部约100~400 km接近各向同性,而在内核最深处300~600 km内则可能存在一个具有不同各向异性特征的内内核.地球内核的东西半球差异表现在多方面：在内核顶部~100 km厚度内,东半球的各向同性速度比西半球快约0.8%,东半球具有较强的衰减（Q=250）,而西半球则具有较弱的衰减（Q=600）;西半球的顶部各向同性层厚度约为100 km,而东半球顶部各向同性层厚度则约为400 km;在各向同性层底下,西半球具有较强的各向异性（~4%）,而东半球则具有较弱的各向异性（~0.7%）.地球内核边界在菲律宾海、黄海、西太平洋以及中美洲下方存在1~14 km高的地形起伏,在鄂霍次克海西南部下方存在4~8 km厚的糊状层.地球内核的这些新发现引发了对许多可能的新物理机制的探讨,也促使我们重新评估我们对外核成分、外核热化学对流、内核凝固过程和地球磁场驱动力的认识.这些结果表明内核凝固过程和地球磁场的热和化学驱动力远比传统观念认为的横向均匀分布复杂得多.内核西半球可能不断凝固并释放潜热和轻元素,而东半球则可能不断熔化并吸收潜热和轻元素,外核对流的驱动力在东西半球可能截然不同,甚至呈现相反方向.这些凝固与熔化交替过程也发生在局部地形起伏区域.在糊状层区域,地球内核凝固释放潜热和化学能,而在大部分无糊状地区,内核凝固只释放潜热.     

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.     

地球自转与EI Nino──波动理论

考虑地球自转速率随时间的变化,应用描写低纬的地球流体（大气和海洋）的浅水模式方程组,分析了地球自转速率变化对低纬大气和海洋波动的影响．研究指出：地球自转速率的变化不但会直接影响纬向风和洋流的变化,而且通过Ｋｅｌｖｉｎ波的传播导致海平面和海温的变化,从而导致ＥＩ　Ｎｉｎｏ现象的产生．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．     

星球中的星球：地球内核的自转

近期发现地球内核地震波速度的各向异性对称轴有１０°的倾斜，由此确定了内核相对于地幔的方位随时间的变化。以国际地震中心（ＩＳＣ）１９６４￣１９９２年２９年的资料为基础，两种分析射线穿过内核时走时变化的方法都揭示：内核的旋转每年比地幔快３°，１９６９￣１９７３年内核方位的异常变化在时间上与地磁场的突变一致。     

地球自转速度变化规律的研究和计算模型

本文通过资料分析和模型计算,得到地球自转速率长期减慢趋势和周期波动规律的形成原因.潮汐摩擦是地球自转减慢的主要因素,重力分异和圈层角动量交换是地球自转周期变化的主要因素,重力分异造成的地球各圈层差异旋转是地壳自转变化先慢后快的特殊因素.重力分异将一个均匀的自转地球变为分层的差异旋转地球,在质量向地心集中的同时,自转动能也向地核集中,使地壳和地幔自转变慢,使地核自转变快.圈层角动量交换将地球自转动能变为热能,积累在核幔边界,使地壳和地幔自转变快,地核自转变慢.核幔边界积累的热能周期性使外核热膨胀,为热幔柱和火山活动提供了能源和动力,火山活动高峰对应地球自转加快是证据.计算模型表明,地球自转速度变化的规律和历史记录证明重力分异和圈层差异旋转是地壳运动的主要动力,受地球自转速度变化的约束,地球体积不会有较大的胀缩,国内外测量结果证实了这一结论.     

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.     

地球自转与E1 Nino波动理论

考虑地球自转速率随时间的变化,应用描写低纬的地球流体（大气和海洋）的浅水模式方程组,分析了地球自转速率变化对低纬大气和活活波动的影响。研究指出：地球自转速率的变化不但会影响纬向风和洋流的变化,而且通过Ｋｅｌｖｉｎ波的传播导致海平面和海温的变化,从而导致Ｅ１ Ｎｉｎｏ现象的产生。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。