地球自转长期稳定性的一种解释

古地磁数据显示了在古地磁和热点参照系之间的不到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,只要俯冲带的岩石层是地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.     

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。     

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。     

地球系统中的真极移

真极移或行星的再定向,是由质量重新分配造成的固体地球(地壳和地幔)相对于液体外核发生的旋转.其在地球上已经通过卫星观测证实,在太阳系的多个行星和卫星也有一些记录,但真极移在地球历史上是否普遍存在仍有争议.即便如此,真极移在地球上发生的物理基础和经验基础现在都是明确可信的.同时,与板块构造一样,真极移可能会影响地球系统的大部分,因此承认它的存在需要重新解释很多方面,这可能是真极移令人难以接受的原因.本文总结了真极移概念的发展,为未来的研究提供了一个框架,并且明确了真极移的存在,将其视为可以将浅层和深层过程联系起来的地球系统的一个组成部分.具体而言,本文关注大型真极移的时间规律,并在前人研究基础上讨论其与超大陆-巨大陆旋回的关系.分析认为,巨大陆的聚合与大幅度真极移联系紧密.同时,超大陆的存在和裂解与快速真极移联系紧密.本文还介绍了真极移对海平面变化、古气候、生物多样性和地球系统其他方面的影响,这些方面需要在未来进行跨学科检验.     

地球自转,极移与地壳形变

由于地球表面是球面，所以地表任何方向的水平运动实际上都是转动。地球自转所产生的离心力矩是大陆离极运动的原因，由此而产生的极移使地球发生相应的形变。计算表明，极移是大规模地壳运动和地震活动的原因之一。     

一种适用于极移预报的附加误差修正的LS＋AR新模型

极移是指地球瞬时自转轴在地球本体内运动而导致极点在地球表面上的位置发生缓慢变化的现象,是研究地球自转的一个重要的内容.LS＋AR模型被认为是目前极移预报中最好的模型之一.通过对LS＋AR模型的短期预报残差的时间序列统计分析,发现相邻期的模型预报残差具有极高的相关性,由此提出利用上一期的模型预报残差和经验调节矩阵对下一期预报结果进行修正,从而建立了一种适用于极移预报的附加误差修正的LS＋AR新模型.运用新模型进行了模拟预报,结果表明该方法对于提高极移的预报精度和可靠性均有帮助,采用新方法进行超短期和短期预报的精度均达到了目前国际最好的精度水平.     

极移的成因及其移动特征

作者发现：太阳辐射,地球自转与公转,黄、赤交角的存在,陆地和海洋在地球表面南、北半球的不规则、不对称地理分布,及地球内部因〖ZZ(〗核外液体〖ZZ)〗形成的分层结构,构成了一套天然的能使地球产生自由章动的日、地间动量（能量）相耦合的物理机制.经研究,由该机制产生的极移具有以下主要特征：（1）极移轨迹的运动周期为13个月（0.92周/年）,该周期由二个主要分量组成,一个为12个月（1周/年）,另一个是14.1个月（0.85周/年,即钱德勒周期）.（2）极移运动轨迹是是椭圆,短半轴（b）与长半轴(a)之比为0.86;扁率（a\|b/a）为1：7.1.（3）瞬时极移振幅|m|的变化：对1周/年项,|m|随太阳回归运动而变化,在二至点时最大,在二分点时最小,具有对称性;对0.85周/年项,|m|随太阳回归运动而变化,在夏至点最大,每年12月5日左右最小.（4）瞬时极移存在反向运动（由东向西）.在1周/年项极移运动中,自转极的正、反方向运动振幅的贡献各占50%;在0.85周/年项的极移运动中,反向运动的时间仅有33天,约占正向运动时间的1/10,正向运动振幅的贡献占96%,反向运动振幅的贡献大约占4%.（5）若以国际极点（CIO）为原点,自转极相对CIO的位移运动轨迹必然落在偏向于CIO的西侧.（6）极移振幅将长期保持下去而不会衰减,原因是太阳辐射为自转轴受迫摆动提供了长期、稳定的激发能源.     

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.     

关于钱德勒章动的探讨

本文从地球在太阳系内的自转和公转运行规律及太阳与地球之间的动量交换机制,来探讨地极的移动。为此,作者引出了光压矩和光压冲量矩的概念。在地球的自转和公转运动中,由于赤黄交角的存在和地球北南半球陆地表面积分布的不平衡性,在太阳光压的作用下,北南半球相对赤道产生不相等的光压矩,从而使原来平衡的以地心为支点的自转轴两端分别施加了周期性的外力,导致自转轴的晃动,产生极移。本文计算了(1)二分点(日)及二至点(日)地球北南半球相对赤道产生的较差光压冲量矩的大小,即极移的激发量级;(2)夏至点(日)和冬至点(日)地球北南半球相对赤道产生的光压矩及光压冲量矩呈反向变化,即极移振幅衰减和产生阻尼的原因;(3)从光压等效面积对称轴及光压冲量矩对称轴计算,钱德勒章动周期为435天左右。作者通过对地球东半球和西半球的北南部分相对赤道产生的光压矩对比分析,认为理论上地极的长期漂移是存在的。按现代全球陆地表面积沿经线的分布格局,长期极移的运动方向大致是沿西经90°向北美移动。作者引用统计资料,为太阳活动在地球上产生相对赤道的光压矩导致极移的理论提供了证据。     

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.     

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.     

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.     

行星运动与太阳自转角速度22年周期变化

Tlatov(2007)研究认为,太阳活动和太阳磁场变化的22年周期,可能与太阳自转速度的变化有关.可是关于太阳自转速度为什么呈现出22年的变化周期,尚未见到有说服力的解释.本文通过对行星会合指数、行星系质心绕太阳系质心的运动、太阳绕太阳系质心运动以及太阳自转角动量变化的分析,发现行星系统的会合与相互背离,导致了太阳系质心与太阳质心的背离和靠近,从而引发太阳绕太阳系质心旋转角动量与太阳自转角动量的分离与叠加.由此认为,这两种角动量间的转换是太阳自转角速度呈现22年周期性变化的原因.太阳自转速度极小值对应于行星会合指数极大值;而太阳自转速度极大值对应行星会合指数极小值.其中平均11年左右为太阳自转加速期,另外11年则为太阳自转减速期.这一发现,可能为太阳活动与太阳磁场变化22年周期的成因机制的解释提供一个新的线索.     

地球自转周期、极移和章动与全球强震关联分析

目前,人们还无法准确地预报地震。找到地震和某种物理量之间的关系,积极地研究地震的触发因素具有非常深远的意义。漂浮在软流层上的地球板块随地球一起转动,地球自转变化可能对强震有一定的触发作用。统计2000年以后全球M_W7.9以上强震和地球自转周期、极移以及章动的关系,发现全球强震和大约13～15天的日长变化、大约一年周期极移变化以及十几天左右不规则章动有很强的关联性。通过贝叶斯公式分析,强震发生在日长变化拐点处的概率为随机概率的3倍,发生在极移X方向拐点处的概率为随机概率的6倍,发生在极移Y方向拐点处的概率为随机概率的3倍,发生在章动拐点处的概率为随机概率的2倍。这种拐点不是固定周期,它受到各种摄动因素而发生不规则漂移,全球强震往往发生在上述周期变化的拐点处。希望以上结论能对大地震预报提供有益的参考信息。     

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。     

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.     

均衡运动中的科里奥利力

探讨地球自转的一种惯性力－科里奥利力在地壳升降运动中的作用，地壳上升时科氏力向西，地壳下降时科氏力向东，它的大小与方向可以解释太平洋两岸的构造差异。     

岁差章动极移对轨道根数的影响

基于岁差章动和极移的理论模型,以及卫星受摄运动的高斯方程,本文研究了岁差章动和极移对开普勒轨道根数的影响.除了定性分析的理论推导外,本文还根据定性理论公式给出了定量的计算分析,从而获得了卫星轨道解析理论中处理岁差章动极移所需要的理论依据.岁差章动对开普勒轨道根数的影响是比摄动力低一阶的,极移的影响是低二阶的.因此对于一阶轨道解析理论,岁差章动和极移的影响全部是二阶的从而可以忽略不计.对于卫星轨道二阶解析理论,仅一阶摄动力需要考虑岁差章动的影响,其余可以全部忽略不计.由于只有地球扁率摄动是一阶的,所以只有地球扁率摄动J_2项需要考虑岁差章动的影响.在定轨时间段小于三天时,岁差章动在这期间的变化量是二阶,所以可以把岁差章动的影响看成是不变的.本文结论对解析定轨具有指导意义.