地球自转长期变化非潮汐机制之一

地球自转的长期减慢一般归为日月潮汐摩擦，根据古代日月食的记载及珊瑚类生物生长线的研究，可估算地球自转变慢为每世纪２．４ｍｓ左右的日长变化．但是，潮汐摩擦并不是减速的唯一机制，还要考虑其它非潮汐因素．本文试图考虑太阳风和磁层的相互作用，分析地球磁层中的磁力线在背阳面，由于地球自转引起磁力线压缩与稀疏，产生附加磁压力而引起的力矩对地球自转长期变化的影响．结果表明：这一非潮汐变化机制引起的角加速度约为ω＝－１．６１×１０－２２ｒａｄ／ｓ．     

太阳风对地球自转可能影响的讨论

地球自转的长期减速原因一般归结为日－月潮汐摩擦，而非潮汐因素会引起地球自转的加速。本计算了由太阳风引起的地球磁层力矩的上限值，其量级为2.56×10^22cm sec^-2。结果表明：估算非潮汐加速度的量级为·/Ω=0.33×10^22cm sec^-2，它比推算出的·/ΩNT=1.6×10^22cm sec^-2要小。由于造成地球自转变化的非潮汐因素是一个经典而又复杂的问题，所以由太阳风引起的地球磁层的力矩作为非潮汐变化的机制是模棱两可的，但它表明：太阳风力矩可通过太阳风舆到地球并渗透到地核响应地核运动，因此它可以作为本计算的几千年时间尺度的地磁场向西漂移的最可能原因之一。     

地球自转变化中的太阳物理效应

对太阳活动和太阳风影响地球自转的研究现状作了评述。首先了地球自转变化的表示和测定方法，引起地球自转变化的各种扰动源以及自转长期变化中的潮汐效应和非潮汐效应。然后对地球自转变化中的太阳活动周期调制，太阳耀斑可能引起地球自转突然减速以及太阳风能否影响地球自转等问题的国内外研究现状和结果、分析作了谰论性阐述，最后作了简要总结。     

地震引起地球自转速率变化的分析

由地震引起地球内部质量重新分布将影响地球惯量矩的变化，从而引起地球自转速率的变化，即日长的变化。一般说，大地震产生大的附加位移场。它对地球自转特性有较强的影响。本文采用Ｈａｒｖａｒｄ目录中１９７７－１９９４年间的地震有关参数，和根据地震激发地球自转的变化理论及Ｄａｈｌｅｎ和Ｌａｍ－ｂｅｃｋ推出有关公式计算了地震引起地球轴向惯量矩的变化。结果表明：由单个地震引起的日长变化要比观测值小几个量级，它的累积效应表现出长期的变化即日长减小，就是地震活动加速地球自转。地震使地球自转能量随时间稳定地增加。并表明，虽地震活动影响日长，但它不是十年尺度变化的主要原因，它可能是地球自转非潮汐加速机制之一     

对月日潮汐摩擦耗散的估计

月日潮汐摩擦和地球惯量矩变化是日长长期变化的主要原因．在本文中，利用最新的地球物理和古生物钟数据，对过去15亿年以来的月日潮汐摩擦、地球惯量矩变化和日长长期变化等作了数值对比研究．由此得到二个重要结论：一是仅利用地球的自转形变不能解释J2的变化，这说明地球的重力分异现象至今仍存在着；其二是在几亿年前的潮汐摩擦比现在大得多，若取潮汐耗散与距离的立方成反比时，理论结果与由古生物钟得到的回归年日数和朔望月日数数据较为符合。     

国内天文地球动力学中的潮汐研究

简要说明了天文地球动力学范畴内所研究的潮汐现象，包括由日月引潮力引起的固体潮、海洋潮、大气潮和由于地球自转轴的极移引起的极潮，以及这些潮汐对地球自转和地球自转的测量产生的效应。重点阐述中国天文学界在这一领域里的研究成果。这些研究涉及潮汐影响地球自转的机制，也就是各种潮汐效应与极移、自转速率变化和章动的关系，包括构建这类关系的理论模型，分析潮汐对它们的影响，利用中国古代丰富的天象记录计算地球自转的长期减慢，计算弹性或滞弹地球的洛夫数，依据某一地球模型计算潮汐效应或章动序列等等。研究也涉及在测量地球自转参数的不同技术中各种潮汐效应对测量结果产生的影响及其改正，并涉及与潮汐有关的观测方法的优化和数据处理过程的改进。最后介绍了中国学者所发现的脉冲星的周期和周期变率测量中的潮汐效应，尽管它们的量级甚微，但不容忽视。     

地球自转速率变化中的非潮汐项

本文采用最新的卫星激光测距资料给出的地球二阶力学形状因子长期变化J2和月球平均运动的变化率nm，计算了地球自转变化中的非潮汐影响，并与有关作者的研究结果进行了比较。结果表明，近代空间观测技术能很有效地检测到地球自烨中的非潮汐因素的影响。本文还对地球最大主转动惯量C的长期变化作了估计。     

液核地球自转速率变化的带谐潮效应Ⅱ--数值计算与比较

地球自转速率的潮汐变化可由无量纲参数k/cm)(k和cm分别为壳幔的有效Love数和有效极转动惯量)来表征。对于一个具有弹性地幔、平衡海潮和核幔不耦合的地球k/cm=0.944,且与潮波频率无关。海潮的非平衡扰动使k/cm为复数,且与频率有关。大气对自转速率有效勒夫数的贡献约为Δkat=0.0075。同时地幔滞弹性对勒夫数也产生扰动。利用本文得到的理论公式和最新的潮汐数据计算了地球自转速率的潮汐变化,及其有关地球物理机制的影响。     

液核地球自转速率变化的带谐潮效应Ⅱ——数值计算与比较

地球自转速率的潮汐变化可由无量纲参数k／Cm)(k和Cm分别为壳幔的有效Love数和有效板转动惯量)来表征。对于一个具有弹性地幔、平衡海潮和核幔不耦合的地球k／Cm=0．944，且与潮波频率无关。海潮的非平衡扰动使k／Cm为复数，且与频率有关。大气对自转速率有效勒夫数的贡献约为△kat=0．0075。同时地幔滞弹性对勒夫数也产生扰动。利用本文得到的理论公式和最新的潮汐数据计算了地球自转速率的潮汐变化，及其有关地球物理机制的影响。     

南极和格陵兰冰帽的变化与地球自转的非潮汐项

本认为目前南极和格陵兰冰帽正处于冰积过程的观点存在较大的不可靠性；在讨论地球自转变化的非潮汐项时，仅考虑南极和格陵兰冰帽的变化是欠合理的；非潮汐项的影响可能主要来自冰期后的地壳反弹。     

地球自转变化非潮汐项的冰期后地壳反弹解释

本文采用地球上四个最大的冰帽参数，计算了冰帽的融化对地球转动惯量的影响．根据冰期后地壳反弹理论，由现代天体测量空间技术观测资料分析得到的地球自转变化非潮汐项，估计给出了基于１０６６Ｂ地球模型的下地幔粘性系数为１．３５×１０（２２）≥Ｖ（ＬＭ）≤１．９１×１０（２２）Ｐａｓ．结果表明，用冰期后的地壳反弹理论和上述的地球下地幔粘性系数基本可以解释现代空间技术观测得到的地球自转变化中的非潮汐项．     

大气热力状况在地球自转速度季节变化中的作用

木文根据多年观测资料,计算了各月各层大气南北半球赤道与极地之间和南北半球之间的温度差以及地球自转角速度季节变化值,分析了它们与全球大气角动量以及潮汐引起的日长变化的关系。结果表明,两个半球之间的空气温度差是大气角动量、地球角动量和地球自转角速度产生季节变化的主要原因。     

大气对地球自转参数（ERP）的高频激发

本文采用１９８３—１９９２年期间由空间大地测量技术观测和归算的地球自转参数（ＥＲＰ）序列，以及由全球气象资料归算的大气角动量（ＡＡＭ）序列，分析和研究了大气对地球自转参数的日长变化（ＬＯＤ）和极移（ｘ和ｙ）在一个月时间尺度以内的高频激发作用，得到的主要结果如下：１大气对ＬＯＤ分量高频潮汐的估计值存在着影响，但是，潮汐形变参数ｋ／ｃ随时间和频率的变化却是受非大气因素的扰动引起的．２．大气可以解释３０天以下ＬＯＤ非潮汐的大部分变化．３．极移分量３０天以内的高频变化也主要由大气激发．ｘ分量与大气的相关性要强于ｙ分量，而且更为稳定，主要表现为平均时间尺度约为２７天的波动，大气对这个波动的贡献可达７０％．     

存在非同步转动的双星演化模型

通过计算双星演化中的角动量转移,研究了潮汐作用下双星系统自转与公转周期的变化以及潮汐作用对双星演化的影响.结果表明,密近双星系统在主序演化时,潮汐摩擦会在较短的时间内使自转与公转达到比较接近的状态,此后经过一个较长时间的调整才能使自转与公转达到同步转动.物质交换阶段开始后,半相接双星系统更容易出现非同步转动,而相接双星系统物质交换很难破坏系统的同步状态.同时比较了非同步双星模型与同步双星模型演化曲线在赫罗图上的不同,结果表明非同步模型在物质交换阶段主星演化曲线向赫罗图光度和有效温度高的方向移动.最后通过对统计的观测数据进行分析后发现,采用该模型可以解释观测上双星超过潮汐锁定时标后仍然存在非同步转动的现象.     

用Hamilton方法计算滞弹地球自转的潮汐变化

在日月引潮力势作用下地球产生弹性形变．地幔粘滞性子致这个形变对于引潮力滞后,成为引起地球自转长期减慢的原因之一．地幔滞弹性也使有效洛夫数k增加,并使自转变化的周期项位相滞后,即产生反常位相项．本文首先用Hamilton方法计算了地球的形变．然后考虑到地幔的滞弹性,计算了在日月引潮力作用下的地球自转长期减慢和滞弹性对周期（带谐）变化的影响．     

地球自转角速度的变化与脉冲星的周期变率

本文分析了地球自转角速度的变化对脉冲星的周期变率P的影响,得出以下结果:(1)地球自转角速度的变化对每一脉冲星的脉冲周期和周期变率都存在影响,因此,在把地球上所测量的脉冲星脉冲到达时间归算到太阳系质心时,必须考虑地球自转角速度变化的影响。(2)地球自转角速度的变化对脉冲星的周期影响不大,但对周期变率的影响必须引起注意,特别是对于P较小的脉冲星,这种影响甚至可大于本体的周期变化。(3)地球自转角速度的变化对脉冲星周期变率影响的数值,取决于脉冲星的赤纬和观测台站的纬度;赤纬越大,纬度越高,其值越小。(4)在上、下中天观测,地球自转角速度的变化对脉冲星的周期变率的影响较大。     

第三届国际天文奥林匹克竞赛部分试题解答

1.What can one see in the Moon’s sky moreoften?the Sun or the Earth? 译文:在月球上太阳和地球哪个更常见? 解答:由于长期潮汐作用的影响,导致月球的自转周期与绕地球运动的公转周期相同,都是27.32天。因而在月面上有一半的地方永远可以见到地球(我们习惯上将其称为月球的正面),而在另一半地区却永远见不到地球。月球在太阳系内的运动包括自转,绕地球的公转和与地球一起绕太阳的公转,由于月球的自转,     

地球的较差转动及其天文动力学效应

文中首先探讨了地球存在较差转动的可能性,证明了即使对于地球这样小的行星,其内部仍然可能存在较差转动。然后对地球较差转动规律及可能引起的三种地球动力学效应进行了分析;这三种地球动力学效应是：地球自转速率的近十年变化,黄赤交角的非摄动长期变化以及液核和固核所引起的近周日自由摆动及其对章动的影响。对这三种地球动力学效应的研究将有助于另一角度了解地球内部的结构及其运动形态。     

金星自转演化的一种可能解释

本文从理论上估计了金星由于受太阳东西向潮汐力矩作用,而引起金星自转速率的长期变化;并根据金星探测器对金星大气的探测结果,表明它具有稳定的向西环流,从而可得其对金星自转的影响。本文的讨论,证明了金星形成初期是一快速顺向自转的天体,仅太阳的潮汐力矩不可能解释它的自转演化。如果取金星形成之后初始自转周期T_0=15小时,则大气逆向环流与太阳潮的合力矩作用引起金星自转速率变化为: ω(T)=[1647″+δ_i×19705′.′5sin(4.°58(T_0/T))]/世纪~2{δ_i=+1,金星顺转 δ_i=-1,金星逆转}可以估计经t_1=3.22×10~9年,其自转与目前的轨道周期同步。又经t_2=1.19×10~7年,达今天的逆转243天周期。     

地震引起地球自转速率变化的分析

由地震引起地球内部质量重新分布将影响地球惯量量矩的变化，从而引起地球自转速率的变化，即日长的变化。一般说，大地震产生大的附加位移违抗和。它对地球自转特性有影响。本文采用Ｈａｒｖａｒｄ目录中１９７７－１９９４年产的地震有关参数，和根据地震激发地球自转的变化理论及Ｄａｈｌｅｒ和Ｌａｍｂｅｃｋ有关公式计算了地震引起地球辆向惯量矩的变化。结果表明：由单个地震引起的日长变化要比观测值小几个量级，它的累积效应