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。     

随机激发过程对地极移动的作用

以随机微分方程组（1）作为地极移动（钱德勒摆动）的数学模型,求出了（1）的解。此解是二维的正态、平稳、马尔科夫随机过程,它具有遍历性.找到了它的转移概率密度和相关函数.通过对相关函数的研究,如果取ω=5.274,则钱德勘周期重合于强相关周期2π/ω;此外,还发现了另一个周期,即独立性周期π/ω.最后,研究了地极移动模型的最佳预测公式和预测误差.     

极移和激发的研究

极称可分为长期极移，钱德勒摆动（CW），周年极移（AN），不规则极移和短周期极移，由于极移运动对不同频率的激发响应是不同的，采用反卷积方法将极移序列进行了分析，对各类极移运动与激发的关系作了对比研究，认为周年极移与激发是逐年不同的，若能将它们逐年进行比较，将会对气象模型提供更好的约束条件，不规则极移可能反映了地球上较大规模的异常气象现象。     

核幔电磁耦合和钱德勒晃动

本文简要叙述了核幔电磁耦合和钱德勒晃动的研究成果和现状,计算了核幔电磁耦合力矩和晃动所需要的进动力矩,指出核幔电磁耦合起不到对钱德勒晃动的激发和阻尼作用,对进一步研究晃动这一尚未解决的问题无疑是有益处的。钱德勒晃动所需要的进动力矩为6.7×10~(20)N·m,而核幔电磁耦合所能提供给晃动的力矩比它要小4个量级。可见核幔电磁耦合起不到对钱德勒晃动的激发和阻尼作用,虽然它是地球转速变化的主要原因。     

对各个时期钱德勒摆动主峰双频特征的检验

本文用ILS系统地极坐标资料（1900.0-1979.0）,对各个时期钱德勒谱峰的频率特性作了较细致的分析。结果表明:主峰双频只是一种长期的统计特性,从局部看,出现单频和双频的概率约各占50％,因此,还不能说“双频”是钱德勒摆动的基本特征。在物理上,可能用时变性二分模型来描述它更妥当。Q_C.W实测值的平均值为235,众数为125,这与由地震观测得到的结果较为一致。     

水文、大气和海洋对钱德勒摆动的激发

分析计算了由陆地上土壤湿度和积雪水当量变化引起的水文变化对钱德勒摆动的激发作用，并将其和大气、海洋激发一起与天文观测激发作了比较．结果表明，虽然水文激发在钱德勒频带上的激发能量很小，只能解释观测激发的平均能量约10％，但是在大气激发的基础上增加水文变化的激发作用，显著提高了与观测激发的相干系数和置信度水平．因此，水文变化对钱德勒摆动的激发作用是值得重视的激发因素之一．     

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.     

极移与重力异常变化的关系

通过对重力的分析,就极移的自由项(常称为Chandle项)影响做了理论分析,并在此基础上做了进一步计算.表明,Chandle摆动对太原地区的重力影响幅度约为6×10~(-8)m/s~2,且这一影响呈周期变化.     

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.