引力与时间的关系负压与绝对刚体有什么必要关系

求助:实验验证“多圆共振、负压聚拢、定向发射高能电磁波”
求助:实验验证“多圆共振、负压聚拢、定向发射高能电磁波”
杨明昆& 王严学&
摘要:由“球带电容器”组成的电磁振荡电路,可以产生“电磁波圆”——我们在思考“光子球”的过程中,发现“光子球”可以产生“负压”。“负压”确保了“光子球”的“稳定性”,保证了“光子球”可以“独立”存在,并且认为“电磁波圆”是可以存在的。多个“共振”的“电磁波圆”,在切点可以发生“负压聚拢”,进而可以“定向发射”,形成“高能电磁波”。
关键词:球带电容器;球带电磁振荡;电磁波圆;定向发射;高能电磁波;负压;光子球
建议:具备实验条件的老师、朋友,实验验证“多圆共振、负压聚拢、定向发射高能电磁波”,并请您将有关实验现象予以公布,以求得更多朋友的讨论、建议或意见。
1.“球带电容器”与“球带振荡电路”
如图1,用球心均为O,半径分别为R、r的“局部”、“平行”“球带R”和“球带r”作为电极的电容器,称为“球带电容器”。若设两电极间的距离为d=R-r,“球带R”的面积为S,两极板间介质的介电常数为ε,则当R&r,r&&d,S&&d时,这个“球带电容器”可以近似为一个“平行板电容器”,其电容C≈εS/d。&
如图2,由“球带电容器”组成的“LC电路”,称为“球带振荡电路”。
我们在思考“光子球”的过程中,得到了“光子球”的“质径关系”:m0=(8hf3/3c4)R2(m0为形成“光子球”的“最小总质量”,h为普朗克常数,f为“光子”频率,c为光速,R为“光子球”半径)(关于“光子球”的一些材料附后)。还发现“光子球”上可以产生“负压”,能够使得“光子球”或者其它“电磁波球”或“高能射线球”(“可见”或“不可见”的)是可以存在的。
由m0=(8hf3/3c4)R2得m0c2=(8hf3/3c2)R2,若设一个“光子”的相对论质量为m1,则有m1c2=hf;所以,形成的“质量最小”的“光子球”中的“光子”数量X0=m0c2/
m1c2=(8hf3/3c2)R2/hf=8f2R2/3c2,即X0=8f2R2/3c2;比如,若f=300兆赫,R=1米,则X0=8/3;可见,单从形成“电磁波圆”必须的“最少数量”的“电磁波”来看,“产生”“电磁波圆”也是可能的。
2.“多圆共振”与“负压聚拢”
如图3,若把多个相同的“电磁波圆”置于共切点,则它们产生的电磁波就会因“负压”发生“聚拢”,而“聚拢”将导致电磁波脱离“电磁波圆”发生“沿直线”的“双向发射”。
3.“定向发射高能电磁波”
如图4,若在一侧安置“电磁波反射板”,就可以实现电磁波的“定向发射”。如图5,若把更多相同的“电磁波圆”按“共切点”、“同轴向”密集、立体安装,则可以实现“定向发射高能电磁波”。
附:《“光子球”的“负压”》
对于广义相对论中的开普勒问题的讨论,认为:对于“光子”可以存在一个圆轨道,所构成的球为“光子球”。所以,对于“奇点”来说,其外部可以存在一个“光子球”。
如果这个“奇点”的质量M能够在“足够长”的时间内保持稳定,那么在这个“光子球”上,就可以聚集、储存“超巨量”的“光子”。我们把这种现象称为“光子球超巨量”。
“光子”具有“相对论质量”hf/c2(其中h为普朗克常数,c为光速,f为频率)。
我们知道,符合伯努利定律的“流体”,必须是满足非粘滞、不可压缩、稳定三个条件的“普通流体”。而对于由“光子”形成的“特别”“流体”来说,与这三个条件并不“对立”,我们不妨“猜想”:“假设”“光子”形成的“流体”——“光子球”上的“光子流”,符合伯努利方程:
p+ρgh+(1/2)*ρc2=a(式中p、ρ、c分别为“光子球”上“光子”“流体”的“压强”、“相对论质量密度”和速度,这里的h为相对于中心质量M的铅垂高度即“光子球”的半径R,g为“重力加速度”,a为常量)。
一般情况下,即在非“光子球”上,“光子”比较“稀薄”,其“相对论质量”很微小,“相对论质量密度”ρ可以视为0,由ρ=0得p=a
,又由p=0得a=0;当高度h不变,速度c(光速)的大小不变,ρ发生变化时,压强p是ρ的函数:p=
f(ρ)=-ρgh-(1/2)*ρc2。
尽管单个“光子”的“相对论质量”都“很微小”,但是,在“光子球”上聚集、储存了“超巨量”的“光子”之后,“造成了”“光子球”上拥有了“超巨大”的“相对论质量”,就会产生“超巨大”的“万有引力”。而这种“万有引力”的“方向”,与中心质量M产生的“万有引力”的“方向”正好相反,给人以“反引力”的“印象”。这可以正是所说的“暗能量”产生的“超巨大”的“反引力”(形成“球形反引力场”)。同时,“光子球”“每一个点体积”上具有了“超巨大”的“相对论质量密度”ρ,于是就产生了“超巨大”的“负压”,形成“强负压”。
&&&&“足够”的“负压”,可以确保“光子球”上,拥有“稳定”的、“持续”的、“超巨量”的“光子”,从而使得“光子球”本身,就具有了“聚集”、“储存”、“保持”“光子”的“能力”,决定了“光子球”可以“稳定存在”(相对而言)。我们猜想:这个“负压”可能就是“暗能量”的“强负压”。
若设:“光子球”上“光子”的“相对论总质量”为m,“光子球”体积为V,G为引力常数,
则有:h=R,ρ=m/V即ρV=m,g=GM/R2即有gR=GM/R,
&&& 于是:p=
f(ρ)=-ρgh-(1/2)*ρc2=-ρgR -(1/2)*ρc2,
所以:pV=(-ρgR-(1/2)*ρc2)V=-ρVgR-(1/2)*ρVc2
=-mgR-(1/2)* mc2=-mGM/R-(1/2)* mc2
对于广义相对论中的开普勒问题的讨论,认为:对于无质量的粒子,例如对于“光子”可以存在一个半径为(3/2)RS的圆轨道(RS为中心质量的史瓦西半径),称这个半径所构成的球为“光子球”,并且认为半径小于(3/2)RS的圆轨道是不稳定的、是不能存在的。
然而,我们认为,“光子球”上产生的“负压”,对于一个在“足够长”的时间内保持稳定的“奇点”来说,能够满足“光子球超巨量”,可以形成“稳定”的“视界光子球”(其半径为史瓦西半径RS=2GM/c2),即R=RS=2GM/c2,亦即有GM/R=(1/2)c2,那么这时pV=-mGM/R-(1/2)*
mc2=-mc2;&
承上若设:“光子球”上的“能量密度”为ρ0、压强与能量密度之比值为W,则有:ρ0=mc2/V,
所以:W=p/ρ0=p/(mc2/V)=
pV/mc2=-mc2/mc2=-1,
即有:“光子球”(“视界光子球”)的“状态方程”为“W=-1”。
可见,“光子球”“暗能量”与爱因斯坦的宇宙学常数预言状态方程w(压强与能量密度之比值)不随时间而变、且恒为W=-1完全一致。
&&&&若设:“光子球”上“光子”b的“相对论质量”为m1、“截面积”为S1、频率为f、波长为λ、所受“奇点”的万有引力为F1、受“光子球”“负压”产生的“压力”为F0,h为普朗克常数,
则有:λ=c/f,m1c2=hf,S1=π(λ/2)2=π(c/2f)2=πc2/4f2,可得m1/S1
=4hf3/πc4,以及F0=pS1,F1=m1g且有F1=Gm1M/R2,V=(4/3)πR3;
所以:当F0=F1时,“光子球”上的“负压”产生的“压力”,刚好可以保证“光子”在“光子球”上仍然作圆周运动,
这时:|F0|=|F1|即|F0|=|pS1|=|F1|=m1g亦即|pS1|=m1g,
可有:V*|pS1|=V*m1g即|pV|*S1=V*m1g,
又由:pV=-mc2得mc2*S1=V*m1g=(4/3)πR3m1g=(4/3)πR3m1*GM/R2=(4/3)πRm1*GM
=(4/3)π(2GM/c2)m1*GM=(8/3)π(G2/c2)m1M2=(8πG2/3c2)m1M2,
即有:mc2*S1=(8πG2/3c2)m1M2,
所以:m=(8πG2/3c4)(m1/S1)M2
=(8πG2/3c4)(4hf3/πc4)M2=(32hG2f3/3c8)M2,即当m=(32hG2f3/3c8)M2时,“光子球”可以“脱离”中心质量M而“独立”存在——“光子球”的“独立性”。
也就是说,这时“光子球”上的“光子”就在这种“负压”产生的“压力”作用下,在没有其它外来干扰时,即使中心质量减小、甚至变为零的情况下,都将一直被“挤压”、“保存”在“光子球”上。
若记m0=(32hG2f3/3c8)M2,则当m&m0时,或者当m&&m0时,“光子球”的“稳定性”和“独立性”将表现得更为明显。
由R=2GM/c2得M=Rc2/2G,
所以m0=(32hG2f3/3c8)M2=(32hG2f3/3c8)(Rc2/2G)2
=(32hG2f3/3c8)(R2c4/4G2)=(8hf3/3c4)R2
也就是说,对于一个“光子球”来说,其能够存在的“最小”的“相对论总质量”m0只与“光子”频率f和半径R有关,且为m0=(8hf3/3c4)R2;而当“光子球”上“光子”的“相对论总质量”大于或远大于(8hf3/3c4)R2时,“光子球”的寿命更长、能量更强。
我们称m0=(8hf3/3c4)R2为“光子球”的“质量——半径关系”(简称为“质径关系”)。
&&&&正是因为“光子球”上可以产生“负压”,才能够使得“光子球”(或者其它“电磁波球”或“高能射线球”)(“可见”的或“不可见”的),以及类似的“中微子球”等等是可以存在的。人们看到的“球状闪电”(“滚地雷”或“电光火球”)、“UFO”,有的可能就是这种“稳定”的、“独立”的“光子球”。
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——广告·推广“人往高处走,水往低处流”这句俗话生动形象地表达了人们不断追求更高生活层次的愿望,也揭示了最常见的自然现象——水从高处流向低处,可如今在很多科技馆、水族馆、学校却有“水体悬在空、不往低处流”的一种奇妙景象,而这一切,就是北京孤岛科技的鱼缸产品——神奇负压鱼缸。负压鱼缸展示所谓负压鱼缸,就是鱼缸上水之后,鱼缸本身不是往外撑,而是往里抱,特殊结构设计使得玻璃胶承受压力而不是拉力或剪切力,与普通正压鱼缸相比较,漏水的几率降低许多倍。正因为负压,水体下方开洞也是安全的。神奇负压鱼缸颠覆了传统鱼缸五片玻璃,开口在上的呆板样式,逆向思维依据负压技术,解决了高鱼缸水压过大导致大面的碎裂问题,结果做出科技和艺术完美结合的负压鱼缸。负压鱼缸顶部密封,利用真空泵抽气,鱼缸内部水位升高,产生一种水体悬空流不出来的感觉,的确奇妙。具体的讲,负压鱼缸的顶部压力低,顶部大气压力加上内部高出部分的水压等于外部大气压力,内外压力相等达到平衡,内部悬空水体理论上讲是流不出来的。为了给人一种奇妙的感受,负压鱼缸外壁直接开出洞口,观赏者可将手探入缸中与无攻击性的观赏鱼进行零距离互动交流。关于负压鱼缸设计问题,我们咨询了孤岛科技技术服务部的张泽民先生,张先生说,从技术角度讲,电视、手机人们喜欢大屏幕,鱼缸观赏面也越来越大到一面墙,普通高大鱼缸即使踩凳子、爬梯子、倒栽葱都无法维护鱼缸,高鱼缸喂鱼都是问题,传统高鱼缸需要专业人士定期上门服务;而负压鱼缸开口在下,站立地面就可以操作维护,与普通高大鱼缸比较劳动强度大大降低,负压鱼缸压力向里、创新理念、颠覆传统、结构科学、安全可靠,不漏水不崩缸;从社会角度上看,负压鱼缸是名副其实的神奇鱼缸,适用海洋馆、科技馆、学校等科普教学、亲水互动,负压鱼缸容易维护、相当安全,家居、宾馆、酒店、商城等大型造景鱼缸不是梦。负压鱼缸颠覆传统、顺应国家创新战略,是“中国智造”的产物。负压鱼缸与传统鱼缸相比较有许多的长处和新的用途,张先生给我们详细解释介绍了负压鱼缸的优势。首先神奇负压鱼缸是高科技产品,涉及到大气压力原理、电气控制、材料力学、结构力学等多种学科;玻璃热弯、水刀切割、玻璃钢化等多种工艺。是科技馆好展品,集智力开发、互动娱乐于一体,体验触摸鱼儿的乐趣同时感悟大气压力原理,美妙绝伦、其乐融融,给学生提供一种喜闻乐见的教学设备,司空见惯显神奇,越想越有难解之妙。其次与传统鱼缸相比,负压鱼缸维护起来更加简单方便,传统鱼缸的溢流下水,脏污从鱼缸底部到溢流板顶部再到底缸容易冲刷破碎,负压鱼缸溢流下水降低70%以上,脏污更容易溢流,因破碎对水质影响很大,所以负压缸过滤效率更高,清洗、更换过滤棉次数减少;传统家居鱼缸因受操作维护的限制,能长不能高,总高度是人站立时的腋下高度、深度是手臂长度比较合理,但负压鱼缸颠覆了这一潜规则,与同样尺寸的传统高鱼缸比较,负压鱼缸开口在下,鱼缸观赏面高,但操作开口并不高,无需踩凳子、爬梯子、倒栽葱就可以轻松维护鱼缸;传统高鱼缸喂食都很难,清理底部常常要进人,而负压鱼缸无需进人,站立地面就可以进行日常维护,喂鱼、捞鱼、擦缸、清理底部、取出沙子假山等;传统高大鱼缸,都得请水族店专业上门服务,而同样高度的负压鱼缸可以大大降低劳动强度,主人自己完全可以胜任,维护很轻松,乐在其中,设计人性化。负压鱼缸还有最大的一个优势——安全,负压鱼缸是正负压的结合体,大部分玻璃胶是压缩形变更不易失效而漏水,正压高度很有限,漏水的几率也很小,鱼缸的负压部分虽然很高但无需拉筋,包括底拉筋、顶拉筋、侧拉筋;负压水重作用于缸顶,正压水重作用于缸底,力量分散底子、顶子都安全;比如一台负压鱼缸正压水位30cm,负压水位120cm,那么当水位高度60cm时,大面玻璃的受力抵消等于0,此时玻璃胶不受压,对于鱼缸大面、玻璃胶来讲相当于无水的空缸状态,之后水位升高才对大面有压力,玻璃胶开始被压缩,当鱼缸满水水位达到150cm时,大面玻璃所承受的压力相当于90cm的水压,所以鱼缸版面大了,看似水深了,整体水压并不大。传统高大鱼缸水位达到150cm,玻璃大面承受的压力相当大,这样的平板玻璃大鱼缸给人一种相当压抑的感觉,你根本不敢在鱼缸面前长时间停留,好比一颗定时炸弹,危险就在身边。而同样尺寸的负压鱼缸负压达到1.2m,大面玻璃受压作用力向里,150cm水位的鱼缸相当于传统鱼缸的90cm,崩缸从何谈起?即不会出现崩缸后水体倾泻而下造成人身伤害,顶部环境只相当于0.88个大气压力,对鱼儿的影响微乎其微,适合各种鱼儿生活;顶部灯光与水隔离,灯管、整流器不受水气侵蚀、无需密封、减少维护、寿命更长久,顶盖无需精心打造,减少触电风险,灯具也安全。传统思维“海阔凭鱼跃、天高任鸟飞”,而神奇负压鱼缸能让鱼儿 “我要飞的更高、飞的更高------”,相信随着技术的发展,北京孤岛科技的这款鱼缸一定会走向世界,实现自己飞的更高的美好远景!免责声明:新蓝网生活频道作为信息内容发布平台,页面展示内容的目的在于传播更多信息,不代表新蓝网生活频道网站立场,新蓝网生活频道不承担任何经济和法律责任。
来源:新蓝网·浙江网络广播电视台编辑:刘阳【图片】天体引力对地球的影响
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天体引力对地球的影响
关于宇宙和地球的科学,是随着人类社会对宇宙和地球的认识,以及理论知识的进步和发展,对宇宙和地球比较客观的认知而已。其实是无所谓十分正确的认知,只是相对比较正确而已。我在此所谈论的东西,也存在很多不足,欢迎批评指正。
一、问题的提出
仰望苍穹,繁星点点。人类继有文明记载以来赋予苍与天大地之间,不可胜数的故事和传说,载满了政治与经济、思想与文化、宗教与迷信的历史列车。然而,尊重科学与事实的人们,不断地观察、分析、研究从中得到正确地认识,服务于人类社会的政治与经济、科学与技术,思想与文化,使人类社会沿着正确的道路,向前进步和发展。可是人类对自然界的认识,是受多种客观原因限制的,人们是在克服种种限制而不断地认识世界,改造世界,从而更好地适应世界。
天体是宇宙的重要组成部分。天体之间是在相互作用下变化发展的。地球就是宇宙间无数个天体中的一个,因而地球的存在、变化和发展,就与其它天体运行的关系也是十分密切的:作用于地球上的天体引力与地球自身引力以及各方面运动影响下所形成的地球引力场的存在和变化,对地球的形状,以及海陆变迁、山脉、火山和地震等许多自然现象和自然资源的存在、形成和变化都有很大的影响;因此正确地利用天体引力对地球影响的观点,对于我们正确地认识自然、改造自然都具有深远的现实意。
二、天体引力对地球影响的基本问题
现实世界中,宇宙的天体引力对地球影响状态是十分复杂的,为了进一步简单而清楚地说明其内在关系,有必要给与其相当合理的假设。
(一)、二天体问题
假设当宇宙中仅仅有两个天体存在的时候,那么,它们之间可能存在三种基本状态:第一、相互吸引,最终碰撞在一起,使二者之间距离为0;第二、相互离异,最终二者之间的距离趋向无穷大;第三、相互公转,系统周期内平均距离恒定。然而,考察研究静态下两天体的引力作用,对地球形状的影响是十分重要的,况且在短时间(一天、或一年、或更长的时间)内,宇宙中的许多天体相对于地球来说,很难用上述三种状态来说明,所以,给与地球与某天体短期内相对静态的特殊关系的假设是十分必要的,这里分为四种状态进行研究。
假如宇宙中只有M地球和N天体,M地球为钢性圆球天体,质量等于现实地球并集中于中心,N天体的质量相当于月亮,当两天体被无质量的墙壁和绳索固定的时候,那么二者可表示成(图一、1所示) 。如果M地球表面上有4个外形相同质量等于1kg的物体,分布在A、B1、B2、C四个点上,则受N天体的影响,使M钢性圆形地球的地心对该4个物体的引力有│FA│&│FB1│= │FB2│&│FC│。纵使有MN之间距离趋向无穷小而接近无穷大,或N质量差
无穷小而接近零,那么│FA│&│FB1│=│FB2│&│FC│恒成立(如图一、2所示)。传统上的引力位理论把这一问题接近无穷远状态时,而在引力位理论中忽略不计,严格意义上来说,这是错误的。
如果MN相对静止,且无自转公转,当M地球视为绝对刚体,且质量集中在M的中心,当不受外天体引力作用时,表面被3km的液体水所均匀覆盖。当有N天体对其有引力作用时,则有液体水,由于受天体引力的作用,向N天体方向凸出(如图一、3)。凸起的程度与N天体质量的大小和距离的远近有关。
当N天体为月球时,与M地球相互公转,则有公转离心力使得A方向也产生凸起,其凸起大小近似等于C方向(如图一、5所示),但应当指出公转离心力所造成的A方向的凸起问题,严格意义上说它不属于天体引力范畴(但可以等效成天体引力的作用)。而地球的自转使(图一、3)的凸起程度降低(如图一、4所示),这是地球自转的重要物理意义之一,这也是地球的自转造成地球纬度地带性(纬度间相对不平衡天体引力)存在的客观基础。
然而,地球存在自转,地球自转使(图一`3)得凸起程度降低(如图一`4所示),同时地球的自转使潮汐的峰谷与天体位置并非直接对应,而产生滞后角(如图一、6所示)。
另外需要指出的是太阳相对于地球公转离心力所产的潮汐变化,要比地球相对月球所产生的潮汐复杂得多,因为太阳是相对地月系质心公转的,而绝不是地球中心。 (二)、三天体对M地球的引力问题 如果M地球为钢性的圆球状天体,地球表面被3km的液体水覆盖,如果M地球所在的宇宙中
仅有NA、NB、NC三个天体,且均匀分布在一个平面上。那么,假设当M地球在无自转和外天体引力作用下,表面被3km水所覆盖,当有三天体引力作用而达到各方面平衡后,那么地球表面的形状就应如图二所示,注意此时的M地球已经脱离无质量的墙壁与绳索的束缚。
三天体NA、NB、NC的无质量的墙壁与绳索问题,可以进一步做等效成等效质量天球对地球的引力影响(如图三、所示)。地球外表的主要形状(即海水包裹M地球的外表形状)基本不变,这样理论上可把等性质量天球看成具有绝对钢体性的壳体。然而,由于实际客观世界的地球与宇宙进行着复杂的物质和能量的交换,这种“壳体”物质是不存在的,但是宇宙中的天体引力对地球南北半球不对称的影响问题,在客观中确实存在的这种“等效质量天球”(其背景天体系统为银河系中心)对地球的纬度间相对不平衡天体引力影响特征,这是应当引起我们足够的重视。 如果把NA当作地球的北极指向,当地球存在着自转时,地球的自转使地球变成椭球体,但这种不平衡天体引力对地球形状的影响情况依然存在,只不过是地球变得比较扁一些。今天地球南北球不对称的总体形状(如南半球的极轴比北半球的极轴短40米)(参阅图三、四,与图五),
即地球的平均子午线偏离理想随球体,实际上就是由于地球自转的惯性离心力和以银河系为中心的纬度间相对不平衡天体引力二力迭加作用的结果。总之,传统的引力位理论,把接近无穷远点的天体忽略不计,以及“对地球影响最大的是月球,引力是10的负8次方,不足以引发大地震”,的思想观点是极其错误的。客观世界的天体及天体系统,对地球不同的方位和作用时间的长短等方面的变化,对地球有很大的影响。只有认真研究天体及天体系统对地球变化的过程,才能更好地认识自然改造自然。
三、流体地球科学与工程流体力学的异同
流体地球科学与工程流体力学的发展概况。流体地球科学是人们在研究地震过程和开采石油、天然气、以及研究矿藏的形成等科研和生产生活的过程中,起初是为了补充和说明固体地球物理所不能解释的一些客观问题而逐步发展起来,并且在近年来有逐步向解释地球动力学方向发展。它业已涉及宇宙引力环境的形位差异,影响地球物质结构组成的位置势能的作用,进而直接或间接地影响地震过程机制解,乃至于矿产资源的形成和变化等诸多问题。而工程流体力学的科学技术是随着现代科学技术事业的飞跃发展,已使液压技术形成专门的技术领域。特别是进入20世纪50年代以后,液压传动技术得到了很大发展,机床、工程机械、现代国防科技和水利工程等各个领域都得到了广泛应用。
流体地球科学和工程流体力学的不同点和相同点。
工程流体力学将溶液装在不同的固体容器中,其流体质点均匀连续而不间断地分布着。而流体地球科学是将固体物质形变过程放置在溶液中考察和研究位置势能变化对固体物质,在高低压差变化作用下对质点的不均匀性变化及物质结构和形态变化的影响,例如地球的岩石圈层外有大气和海洋,内有地幔岩浆,在天体引力变化的作用下相应的介质在不同的地点和时刻,内外圈层之间通过岩石圈结构上的断层和“空穴”进行复杂的物质和能量交换,从而进一步地影响岩石圈结构和形态乃至于整个地球形状的变化。
动力源不同。工程流体力学的动力源是机械运动或热力膨胀与收缩而产生的使液体流动的压力差,而流体地球科学的动力是由内外引力共同作用而引起地球组成物质在势能差作用下的运动。
流体的粘滞性不同。工程流体力学,从粘滞系数几乎为零的空气到粘滞系数较高的液压油,但其必须都是流体;而地球的流体科学研究范围从粘滞系数为零的高空大气开始到刚度很强的固体岩层朔性流变问题的终结。
空间尺度不同。工程流体力学研究的空间尺度较短,人类制造最长的石油或天然气等流体工程的输送管路只有数千公里;而流体地球科学研究的空间尺度,在水平方向从地球的南极到北极,垂直方向从地球大气的上界到地球中心的地核。
压差数值不同。工程流体力学研究使用的范围是在人类能够控制的压力值内,而流体地球科学研究的压力差数值范围很大,有的只能靠理论计算,人类能控制的压力差值范围在时间和空间上只占很小的一部分。
流体地球科学和工程流体力学的相同点,都是流体物质在内外压力作用下在位置势能改变对周围介子环境存在状态影响的问题。也就是,在化学性质不变的情况下,物质质点间随着压力的降低或升高质点间吸收或放出热量,反过来随着周围温度的升高或降低对质点间周围的压力增强或减弱的问题;在化学性质变化的情况下,对周围介质物理状态的热力、压力和结构状态的影响,还有物理形态的变化对化学性质的影响问题。
工程流体动力学的某些基本思想,可以在地球物理学中运用,但应注意其适用范围,并应充分考虑地球的客观性问题。
例如,从地球表面各点,到地球中心做一个连通器,连通器和自由空气的接触面,就是一个位置势能相等的水准面,这个水准面可以看成一个覆盖全球的海平面,海平面和水准面的存在说明地球对地表各点的引力是均匀相等的,根据帕斯卡定理,相同深度液体压力相等,当考虑到地球中心点时,因地表到达地球中心的路径长度不一致,这就产生了中心点压力不相等的问题,这是不符合客观事实的,所以帕斯卡定理的适用范围在这里已不能满足需要。我们研究地球深层次的需要,所以发现从地球表面到地球中心只有深径和心径比值相等的各点压力才相等,从而发现:地球现今南北半球不对称的本质原因是以银河系为中心的纬度间不平衡天体引力和地球自身引力作用下,由地球物质均衡补偿作用后的结果,从而解决了地球动力学最为简单最为基本的问题(参阅图四)。
四、从地球的流体特性论地球的动力问题
当把地球组成物质全部当做可塑性优异的流体物质,并建立相应等效质量(含离心力分量)的纬度间相对不平衡天体引力分布状况图,且设地球表层为绝对真空等基本条件下,证明了:
1、从等效质量天球作用下的地球形状模型看,当等效质量天球的自转离心力质量分量的增减时,会影响地球形状的变化(参阅图四)。客观事实上地球距离太阳的远近变化影响到地球自转速度的年季变化(参阅图六)。理论和实践上还没有充足的理由证明由于地球上的海洋潮汐摩擦,恒星周期缓慢地变长;同样也无法证明月球通过与此相同的潮汐摩擦使地球自转速度变慢,使每日时间变长。使日长数十年乃至于上万年变化的原因,仅靠考略日月间的关系是不够的,至少还存在日月以外到银河系中心,还有诸多的天体系统,具有距离地球远近的变化,这些才是影响地球几十年到几十万年甚至更长时间地球自转速度变化的动力因素。
纬度间不平衡天体引力和地球自转离心力都有对地球形状影响的意义,既然离心力分量对地球自转速度变化有影响,那么纬度间不平衡天体引力变化也一定会对地球纬度圈层的东西方向产生差动变化,并使地壳岩石圈层的结构走向扭曲变形。由于地球南北半球不对称形状是以银河系为中心的纬度间不平衡天体引力作用的结果,同时当银河系中心的引力高值在距今约1.2亿年前,从北半球中纬地带移到现在的南半球中纬地带,从而使得中纬地带的南半球自转速度比北半球快,造成地壳岩石圈的主要结构走向在南北纬50°间呈S型塑性流变扭曲(如图七所示)。这种变形的影响至少存在整个整个上地幔到地球表层岩石圈之中。然而,固体内地核在补偿外天体引力变化过程中,起到动态平衡作用,这也是外地核和下地幔液化的客观原因。也是由于现在银河系中心引力作用在南半球的中纬地带,使得内地核中心偏向在南半球。
图五、图六
当然以太阳和其它八大行星为背景的纬度间不平衡天体引力变化也存在这一问题,只不过是其变化周期短,地球表层的大地构造形迹不如以银河系为中心背景的纬度间不平衡天体引力变化作用时间长而明显。但是以太阳为中心的纬度间不平衡天体引力以及月球、地球之外的八大行星、甚至和离地球较近的一些恒星等对地球纬度间不平衡天体引力的综合合力变化,是引起地球表面地震的动力源。天体引力变化及其带来的地球表面的水平和重直变化是地球动力的最为基本的问题。
2、当把地球看成可塑性优异的流体,并把自转离心力做天体引力的等效处理后的“暂态”地球表层的重力和压力都是均匀相等的(如图四所示)。即所谓的“一是由于赤道附近的离心力加速度大,二是由于赤道部分的凸出而造成赤道地面引力变小”的观点是错误的。而客观上产生高低纬度间重力加速度不同现象的原因是阳光照射地球的结果。
图五、a给出卫星资料,给出的是地球形状断面图,结合图二、三、四,可以证明这是以银河系为中心的纬度间相对不平衡天体引力现实期作用的结果,图五、b反应出现实期银河系中心纬度间相对不平衡天体引力对现时期引起地下的对流运动状况,但应当指出南半球对流的上升还应在南纬30°附近。
在理论上的等效质量天球对地球表层和内部压力存在深径和心径的比值相等的力学分析时,排除了大气的存在,因为大气受太阳辐射的影响,压差变化大,它终不象海平面那么容易观测,且常年比较稳定。地球上的大气对作用在地球上不均匀的天体引力也存在均衡补偿作用,并且太阳辐射使地球表层空气产生环流,带来了山川河流以及海洋的流动产生侵蚀和沉积问题,这也是地球动力学的一个重要组成部分。
3、事实上,地球表层骑在经线上的S型扭曲各主要结构走向并不完全相同,并且地表各地存在着很多重力异常,这标志着地球存在横向和纵向的不均匀性,产生这些不均匀性的原因:来自于地球形成和发展历史时期的陨星冲击和地球内部物质的物理和化学变化的客观复杂性。
4、近年来人们对地震的不断监测,发现地震时存在着明显的地磁异常。地球内部流体的外地核和固体的内地核相互作用,控制着地球磁场的特性。而通过各种手段的宇宙观测,也发现宇宙中存在着复杂的磁性天体,及各种复杂的电磁波和带电粒子,所以磁场的变化也是地球地壳变化的一种动力。
总之,从地球流体特性变化作用的力学特征出发,除引力变化作为最为基本的动力源外,
其它来自于自然界对地球地壳的动力学特性有影响的力源还有光辐射、陨星冲击和电磁作用等基本形式,它们相互依存相互作用,共同塑造着地球。现实地球地壳存在短期的区域的固体特性和长期的总体的流变特性,这是我们研究地球地壳动力学应该必须相互照应的两个方面。
五、作用在地球上的天体引力变化的种类
现实宇宙天体分布是复杂的,长时间考察质量天球也绝非刚体;地球不仅自转,而且还有公转,但根据宇宙天体变化和地球自身特点,可以把作用在地球上的天体引力变化,可分为两类四种。
1、天体引力的绝对变化
如果等效质量的天球(参阅图四所示)在经纬间位置不变,而天球半径在不断增大,即等效质量天球在膨胀,这是绝对变化中的一种形式。但同时必须注意等效质量天球还将有收缩的时段,此时称为绝对变化中的另一种形式。等效质量天球的膨胀或收缩的变化性质,称为天体引力的绝对变化。此类变化将引起地球体积或转速的变化。潜在的直接物证,太阳每年都有距离远近变化都对地球的年纪内体积变化有影响,仅仅是我们现有的观测手段,还观测不到罢了。
2、天体引力的相对变化
地球引力场是复杂的,其复杂性来自于天体位置和地质结构的复杂性,也来自于地球自转和地球与伴星的公转。我们把作用在地球上天体引力在经线上或纬线上相对应不平衡性及其变化性,把它分为“经度间相对不平衡天体引力变化”和“纬度间相对不平衡天体引力变化”。
经度间相对不平衡天体引力主要是指由于离地球较近天体(如日月),即地球自转与伴星的相为公转,而影响地球同纬线上经度间引力差,其相对变化主要表现为产生引力潮汐和固体潮。
然而,宇宙间不只是有日月天体对地球有影响,还有其它许多天体,它们也和地球有着密切的引力关系,并且维持平衡关系的形式不是两星体的公转离心力与引力间大小相等方向相反的平衡关系,而是由于整个宇宙中的天体在宇宙间的位置不同及地球惯性所提供的,从而使地球在同一经线上纬度间的引力差,这就是纬度间相对不平衡天体引力。今天地球南北半球不对称的偏离椭球体的形状,就是由于地球自转离心力和以银河系为中心的纬度间相对不平衡天体引力叠加作用的结果。
影响纬度间不平衡天体引力变化周期,较明显的有太阳周年变化,但最目前可确定的最长周期可推到银河系为中心的“银河年”;“银河年”周期将引起地球上海洋在南北跨半球范围大面积迁移(参阅图八,银河中心对地球相对纬度不平衡变化;图四,银河系中心作用地球等效质量分布图);在这里,进一步明确说明:图二的NB和Nc天体、以及图三图四等效质量天球南半球的粗实线,都可以是银河系中心的作用。
六、简析两类四种天体引力的基本性质和作用结果
作用在地球上的天体引力变化的成份是很复杂的,但是为了更清晰的研究地球受天体引力作用下的物理特性,可以把作用在地球上的天体引力变化性质情况分成两类四种。两类是指天体引力的绝对变化和相对变化;四种是指绝对变化中的等效质量天球的膨胀变化与收缩变化,以及相对变化中的经度间相对不平衡天体引力和纬度间相对不平衡天体引力变化。
天体引力绝对变化中的等效质量天球的膨胀与收缩变化,“相对”地影响地球总体的体积变化。假如等效质量天球的总等效质量不变,如果等效质量天球半径缩短,将引起地球体积增大,从而使地表岩石圈层的某些部分产生分裂的问题;理论上讲,如果这种缩短能连续进行下去,达到一定程度将引起地球爆炸。反之,等效半径的增长会引起地球的体积变小,从而使地球表层岩石圈产生山脉等问题; 理论上讲,如果这种增长能连续进行下去,地球将变成密度很高的星球。以上问题在地球动力学的基础理论上,是有重大意义的,但现实观测手段所获得的有关此类的数据很少。太阳离地球的远近变化,包含着等效质量天球的膨胀与收缩的变化成份,它不仅引起了地球自转速度的年季变化(参阅图四、六所示),而且更为重要的是也引起了地球包容体体积的变化;同样地,相对于银河系来讲,上述问题也是存在的。
如果把地球和月球视为一体,那么等效质量天球的离心力分量之一的太阳距离地月系的远近变化,也将引起地月之间公转速度的变化(这将起到一定的平衡地球的体积变化),同时也带来地月之间的距离变化;把此问题依此类推拓展到银河系中心,这在客观上就进一步增加了地球的自转速度和体积变化的复杂性。如果再考虑地球内部物质结构的平衡调解问题,则地球的自转速度和包容体体积的变化就更加趋向复杂、更加趋向非线性。
天体引力相对变化中的经度间相对不平衡天体引力变化和纬度间相对不平衡天体引力变化,“绝对”地对地球的结构及物质的迁移等地球物理意义有着本质的区别。 经度间相对不平衡天体引力变化,对地球物理意义的影响最明显,如人类研究最早时间最长的日月潮汐问题,它是经度间相对不平衡天体引力作用的结果。而银河系中心对地球的潮汐引力变化与日月潮汐引力变化相比较,是微弱的。纬度间相对不平衡天体引力的变化,由于背景复杂,不像经度间相对不平衡天体引力变化作用的明显,很难用现有的重力测量手段检测,我们只有对纬度间相对不平衡天体引力的精细分析,才能察觉它的存在和意义。
纬度相对不平衡天体引力的变化,不仅引起了地球南北纬线上东西方向差动力的变化,而且使系统周期内存在中值基线COSωX1COSX1,中值基线的存在标志着天体上物质的运动存在赤道的自转速度大于两极(中国地球物理学会年刊页)。但是地表由于是有可塑性固体组成的岩石圈层,又由于地球表层的大气受太阳辐射的影响,所以地球上的中值基线作用下的赤道自转速度比两极快的问题不如太阳及较大行星(木星、土星)(参阅彩图一)表层的反应明显。然而,太阳和木星等受银河系中心影响下的南北差速变化,却不如银河系中心影响地球岩石圈扭曲表现的明显;而地球受银河系中心的影响,造成的地球南半球的自转速度大于北半球,使主要的地质结构走向在南北纬50°之间呈S型扭曲(如图七所示),由于构成地球物质存在横向和纵向的差异,区域性地方的惯性力也不一致,所以S型扭曲在各经度之间
也不完全一致,表现较好的扭曲是骑在东经150°和西经30°线上的S型扭曲。奇怪的是东经150°和西经30°正好构成一个经线圈。
地球上的海底扩张主要集中在南半球的中纬地带,这是由于以银河系中心为背景的纬度间相对不平衡天体引力高值,现时期在南纬30°附近作用的结果;而在北半球中纬地带都应以挤压构造为主,但北太平洋和北大西洋也存在轻微的海底扩张,这主要是由区域性的惯性力不同而作用的结果。
系统周期内纬度相对不平衡天体引力变化,如果南部某条纬度的引力值增高,而相对应的北部某条纬度引力就会降低,增高值等于降低值,反之亦然。以太阳为中心的纬度间相对不平衡天体引力变化,当秋分时太阳从赤道向南回归线运动至冬至时,南回归线的外天体引力增至最高值,而北回归线的外天体引力则降至最低值;而在此时过程中,北极点外天体引力却由0值增至最高,南极点外天体引力却由0值降至最低。但在系统周期内并未查到南北极上空有天体在运动变化,何以解释这一引力变化过程?这一问题的确切答案不在地球之外,而在地球之内,在上述过程中是由于地核由中心在赤道平面上向南半球偏移的结果。
由于太阳在地球的南北纬23.5°之间运动,造成地核相对地南北运动。也就是使内地核较重的固体物质在液态的外地核包容体内南北之间,周年往复运动;固体内地核的周年往复运动,使液态外地核的交变应力增强;另外太阳对地球的经度间相对不平衡天体引力变化,也使内地核产生东西向运动。如果不考虑内地核在外天体引力作用下的平衡运动问题,则无法解释液态外地核和固态内地核存在的原因。
纬度间相对不平衡天体引力的变化引起地球的东西向差动力的变化,由地表向地球中心减至为0。如果考虑内地核的南北运动问题,则问题就变得复杂化。在实际问题中,这种差动力变化,进入液态地核后,目前的理论可规定其突然削减为0。
把所有的天体对地球的两类四种天体引力作用归算在一起,进行寻找自然灾害发生的过程是很困难很复杂的,但通过对地球有明显影响的天体或天体系统位置进行归算求解,是可行的,也是有现实意义的。例如:太阳对地球东西方向的差动力变化和附加应力变化就可通过以下算式进行归算:
F通式=A[COSω1X1+COS(ω2X2+Q)]COSX1
F(x 2)X1是纬度,X2是时间(天),Q 为初相,F(x 2)是与地球自转速度年季变化有关的东西向附加应力变化的三角函数,cos x1是使东西向振荡系统由赤道最大值到两极衰减为0的函数因素。再依此类推把月球、木星、土星以及距离地球较近的一些恒星等归算相加会得到丰富多彩的东西向变动曲线,我们会读到很多有实际意义的内容。
如果再能归算过去的与地球有密切关系天体的两类四种天体引力变化,引起构成地球岩石圈层物质的垂直方向的运动和水平方向的南北东西方向运动变化情况,再把一些已经发生的重大自然界的地震灾害相参考,是能帮助我们解决包括地震预报等许多实际问题。
作为地球动力学来说,地球外天体引力作用和地球本身固有的应力变化之间,应有一个相当统一的运动模式。把相应的天体系统内的天体引力,依其特性分成两类四种是建立统一模式的必经之路。
七、以银河系为中心的纬度间相对不平衡天体引力对地球表面重力和内部压力影响性质
地球是一个充满流体的天体。从地球的流体特性讨论地球表面重力和内部压力存在和变化的地球物理的数学解析问题,可以补充位理论的基本知识对地球形状及其外部重力场①的解释之不足。
当把地球看成可塑性流体时,能很好地解释宇宙中以银河系中心为背景的地球纬度间相对不平衡天体引力,对地球南北半球不对称形状和地球内部压力状态的影响问题。但仅有理论的解释是不够的,而给出明确的数学解析又是十分必要的。
当把地球看成是由液体组成的球体时,并把地球的周围看成是绝对真空区域,令地球自转为恒值时,则其离心力垂直分量可以等效成天球质量对地球的引力。以银河系中心为背景的纬度间相对不平衡天体引力使地球南北半球不对称。由于地球绕银河系旋转周期约2.2亿年,所以,以数十年时间的观察可以看成银河系中心相对于地球纬度位置是不变的。
上述两种基本状态作用下的地球形状,如沿地轴切分开,我们可以从中看到等效质量天球对地球表面形状的影响(如图四所示),纬度间相对不平衡天体引力以及地球自转离心力共同影响下的理想流体的地球半径的长度,与等效天球上物质质量存在下列关系:
Rθ北/Rθ南=dMθ北/ dMθ南 Rθ北北表示北半球θ纬度的地心到地表的地球半径的长度,Rθ南表示对应北半球θ纬度的南半球θ纬度的地心到地表的地球半径。dMθ南与dMθ北表示上述南北纬度的地球半径,所对应的等效质量天球所在一个纬度区域的天体质量。从中我们可以看出它有这样的特性,当dMθ北值小时,Rθ北就短,而相对应的dMθ南质量大时Rθ南也就长,反之亦然。除上述情况外,等效质量天球的质量与流体地球半径还存在(关春波,2005):Rθ=f(dMθ)=f(dMzθ)+ f(dMLθ) Rθ任意一条纬度的地球半径,dMθ为任一纬度所对应的等效质量天球所占一个纬度区域的天体质量,dMzθ为等效天球天体质量,dMLθ自转离心力分量在等效质量天球上投影的质量。
由于把地求自转离心力做成等效质量天球的天体引力后,流体地球受各方面的引力作用平衡后处于静止状态,所以沿流体地球表面上任意一点的重力都是相等的,地球表面其即是一个水平面,又是重力相等的等势面,也就是说过去认为地球自转离心力或地球赤道半径和极半径的不同造成南北纬不同纬度间的重力差异的观点是错误的。并且如果有心径(地球中心点O到地球表面上的任意一点):OA、OB、OC、OD……OK;深径(地球中心点O到地球内部的任意一点):OA’、OB’、OC’、OD’……OK’; 若有深径和心径的比值:OA’/OA=OB’/OB=OC’/OC=OD’/OD……=OK’/OK,则有比分点A’、B’、C’、D’……K’等点的重力相等,压力也相等,且该比分点的物质比重也相同,更为重要的是到达到中心O点时,重力等于0,而此时的压力也最大。此时的帕斯卡定理不再适用,且有更为重要的是:等效质量天球对地球引力的矢量代数合等于0(参阅图四)。
李致森同志认为:“地球重力场的状态决定了地球的物理形状——大地水准面”,这个结论尚不充分完整,应当清楚地认识到地球重力场是地球自身引力和外天体引力(含等效离心力)综合作用的结果,如果我们看不清外天体引力等静态作用下地球内部压力与外部重力的特性,尽管“动态测地工作可为地球动力学研究提供大量数据”②,但是对于要解决地球物理学和地质力学等基础学科的根本性问题,恐怕也是无济于事的。
总之,由于天体的运行和地球本身的结构差异,使我们在地球表面及空间,以及在地下矿井深处所观察到的到重力,无论是在时间上还是空间上,都存在着复杂的变化。我们只有把地球看成可塑性优异的流体物质时,把外天体引力的和地球自转离心力作适当的等效处理后,才能清楚地认识到各方面平衡后,暂时静态(暂态)地球的重力、内部压力、物质比重等各方在特性后,才能更好地去研究构成地球各圈层的关系,以及构成地球物质的运移关系,才能正确处理好地表重力和大地水准面的关系。 以参考文献 ①管泽林 宁津生 地球形状及外部重力场 测绘出版社1981 ②李致森,铅垂线变化与强震短期前兆,百科知识,1989年,11期(总184期)
八、海陆变迁和山脉、火山、地震
构成地球的物质是复杂的,其主要表现为,实际地球是由既具有弹性又具有塑性的各类物质组成的实体,这些物质的结构差异,使得地表重力和内部压力分布状况变得极为复杂。
作用在地球上的天体引力也是在不断地变化的,而受其变动影响反应较敏感的首先是海洋。不断变化的天体引力,不仅能使海陆发生变迁,且能使地球本身内部压力发生变化,从而使构成地球物质的物理性质和化学性质发生变化,从而相应地使地球上产生山脉、火山和地震等自然地理事物的存在和变化,同时又进一步使地球上的海陆分布不均匀。
构成地球的物质是复杂的,客观物质的复杂性表现为既非是绝对的刚体,也非是绝对的流体。这就是说,地球是由既具有弹性又具有塑性的岩石圈层的固体、以及地幔地表海洋的流体和地球表层空间的气体等各类物质组合而成的物质实体。从地球陆地和海洋的表面直到地球的中心,既有刚度较强的固体陆地和海洋底的岩壳、固体内地核,也有刚度很弱的液体海洋和空间大气。这些物质结构的差异性,使得地表重力和内部压力的分布状况,表面有些不象图四所论述的那样,但是图四所论述的客观规律特性是不依人们的意志为转移的客观规律。
一般地说,严格意义上讲,潮汐现象就属海陆变迁的一种形式,只不过是大陆和海洋存在位置相对变化的规模小而周期短,使得全球海岸线变化情况不易看出罢了。但是确切地说,能够引起大陆和海洋位置,及海岸线全球性大规模变化迁移的,乃是宇宙引力场(如银河系中心等)作用于地球上纬度间相对不平衡天体引力大规模相对变化作用的结果。
作用于地球上的纬度间相对不平衡天体引力是在不断地变化着的,当然,图二、三、四所假设天球上的质量分布状况也不是永恒不变的,因为客观事物是在不断地运动,静止不变的东西是没有的。也就是说整个宇宙的天体、星系和星团都在不断地运动着。如果从数年至数亿年等不同的时间尺度来考察,那么其必有发生相对变化的时候。假设图八所示的1.1亿年前变到现在,其变化时间为1秒的话,由于宇宙间银河系中心天体的运行使作有在地球上纬度间相对不平衡天体引力发生南北相对应的变化,那么地球为了寻求各方面物质应力新的平衡,即使得地球内部等压力和外部等重力的点、线、面、体等的地质空间位置发生了相应的变化而形成势力差,而地球要消灭此势力差而将移动的物质首先是海洋,在寻求新的平衡过程中海洋和陆地势必将有新的分布,重新装饰着地球的形状,这样地球的外包容体的形状将发生新的变化。在宇宙地质史上的在“银河年”周期里发生了图八所示的变化。既然海洋有大规模的变迁,那么岩石圈层也将有新的调整。简单的历史事实是:由于纬度间相对不平衡的天体引力发生了巨大相对变化过程中,可推到距离我们现在最近的地壳运动—喜山I期56(百万年)II期48(百万年),使青藏高原在50—40(百万年)开始形成陆地并慢速隆升。
从图八和图四中我们明显地看出喜马拉雅山运动主要是受银河系中心作用的纬度间相
不平衡天体引力作用的结果。这些数字相符合,是绝非偶然的东西,而是表明了深刻的内在联系。
李四光同志曾经发现我国地质历史上一个有规律的现象:“即每当北方海水退却,大陆出露时,南方海水淹没的范围就要扩大,而在海水侵入北方大陆时,南方海水又在退却;以后又研究国外大量资料,进一步发现北半球普遍存在这种现象”①。李四光同志认为形成这种现象的原因是由于地球自转速度变化而引起的。而我们的观点认为这不仅仅是地球自转速度改变的问题,更重要的是纬度间相对不平衡天体引力变化作用而引起的问题。李四光同志发现“北半球普遍存在这种现象”,但为什么没有发现南半球也普遍存在这种现象呢?这是因为距离我们现在较近一次巨大规模的海洋迁移,是由北半球中纬地带向南半球中纬地带迁移的缘故,从而使我们在南半球的陆地很难找到海洋侵入内陆的历史遗迹。今天的南半球中纬地带和北极圈内相对的多海洋,而北半球的中纬地带和南极圈内相对的多陆地,这些都并非是偶然存在的东西,而是有其深刻的历史背景(参阅图二、三、四、五)。 海陆变迁的形式,不是大陆的漂移,而主要是地球受天体引力作用而使海洋的体积和面积在地理位置上发生了相对变化,从而使原有陆地低的地方被迁入的海洋淹没,并且使原有迁出的海洋底较高的地方形成陆地。这个道理很简单,我们知道:陆地的结构稳定性要比海洋强许多倍,如潮汐现象就是受日月天体运行的影响而使海水的涨潮和落潮,可以充分地说明这一点。有人认为:在南极大陆上的煤碳资源,就是由于温热地带的大陆在硅镁层上漂移而到达南极这寒冷地带的,这个理由是不充足的,而实际问题应是:当宇宙间的天体引力在发生了变化的过程中,地球在寻求新的自身旋转的惯性平衡过程中,使地轴发生了位置的变化。
天体引力的变化,不仅能使地表的海洋和陆地位置发生变化,也能使构成地球本身内部压力发生变化,进而使地球某些地段物质的物理性质和化学性质发生变化,从而相应地进一步促使地球上产生山脉、火山和地震等地理事物的存在和变化。山脉、火山和地震等自然现象的产生、变化和爆发的原因实质,也和海陆变迁一样,都是地球为了维持自身的平衡而产生的一系列地理现象。
现在,我们看到的火山和地震,主要集中在环太平洋_____喜马拉雅山脉和地中海一带,不是因为什么板块的移动,海底的扩张和大洋的板块钻到大陆的板块底下而形成山脉、火山和地震,而是因为这一带由于受日月引力潮汐的作用集中且变化频繁以及地质构造的特殊性所造成的。这一点是不难理解的。因为不仅日月引力作用下地球形成的固体潮所表现出来的弹性形变,全球性海陆变迁的历史特性等事实,否认了板块构造和海底扩张的学说,而且在无限的宇宙中,山脉、火山和星球表面的震动也不只是地球上所特有的现象,而在其它别的相应的星球上也是具有的,在这些星球上有谁还会找到什么板块和海洋呢?
为了寻找地震的原因和发生规律,有很多人对天文事件与地震频度进行统计分析。据说“新月和满月的地震次数通常要比弯月时多”,“青藏断块区的M≥7.5地震活动与18.5年月球交点运动周期相关;新疆断块区的M≥7.1地震活动与8.85年月球近地点运动周期相关”②,这也说明月球对地球的引力变化对地震是有影响的。但就影响机制是触发、调制和共振等作用吗?当然,都不是。
客观上,构成地球的物质是极其复杂的,地球的自转速度也非恒定的,天体引力变化对
地球的自转也是有影响的(如图四所示),特别是天体引力又是在不断地变化着,这一切不仅使得海岸线曲折,海陆的分布不均,海水的涨潮落潮,海陆的变迁,而且还使地球内部的压力分布状况发生变化,而地球本身的物质在追求新的平衡过程中,还将引起构成地球物质的物理和化学的性质变化,其表现不仅有地表物质的转换,还伴有深部地层的化学变化,以至于核反应,从而使地球上产生了山脉、火山和地震等一系列地理现象。
地球上的山脉、火山和地震等地质运动的形成和变化,是在地球引力场变动的作用下,地球本身的物质为了维持自身的物理和化学的生态平衡,而使其物理变化和化学变化相互作用相互促进共同作用的结果,只不过是在不同的地区,或在同一地区不同的时刻,所占的比重不尽相同罢了;与此同时,也就使地质地貌地表状态更加趋向复杂,海陆的分布也就更加不规则。
如果说“地壳运动既包括大陆运动,也包括海洋运动的问题”③,那么作用在地球上的天体引力场变化,引起地球重力场的变化,从而使构成地球物质寻找新的物理和化学的生态平衡的运动过程,才能称得上大陆运动和海洋运动两个方面实质性的统一。
天体引力场对地球重力场时变特性的影响作用,是地球与其周围的空间进行物质能量交换的一种形式。
地球上的海陆变迁、山脉、火山和地震等地理事物的存在和变化,就是宇宙天体引力场影响到地球引力场的变化,地球本身物质结构为了维持自身物理和化学的生态平衡而产生的结果。
来自地球内部的内力,内营力和内应力的变化,是深受天体引力变化作用影响的。 参考文献: ①石工,1979年,发展中的地质力学(收集在《现代科学技术简介》)科学出版社 ②杜品仁,徐道一,1989年,天文地震学引论,地震出版社 ③孙殿卿,1981年第二次全国地质力学经验交流会议总结(收集在《地质力学文集第四集》)地质出版。font-family:宋体;mso-bidi-font-family:宋体;mso-ansi-language:EN-US;mso-fareast-language:ZH-CN;mso-bidi-language:AR-SA'&从图八和图四中我们明显地看出喜马拉雅山运动主要是受银河系中心作用的纬度间相
十、地球纬度间差动变化对岩石圈的影响
实践和理论都已证明:地球自转速度的年季变化与地球距离太阳的远近有关。反应在等效质量天球上,就是自转离心力在等效质量天球上的阴影部分。阴影部分与粗细相变的黑实线等效质量具有相同的力学意义(如图四所示)。当纬度间不平衡天体引力高值从北半球的中纬地带移向南半球的中纬地带并由北极区移向南极区时,不仅使水平平面位置高程发生变化,而且也使相应纬度间水平方向产生差动变化(如图四、七、八所示)。
图八中的箭头所示方向与大小,对于银河系中心代表着大约五百万年前在天赤道到现在所示的方向,其矢量对于北极点由大约五百万年前的零值增至现在的最大值;对于太阳系中心代表着从秋分在天赤道到冬至方向,北极点箭头矢量大小由秋分时的零值增到冬至时的最大值。
现实的地球上看,从马来西亚经澳大利亚到新西兰,再从墨西哥经哥伦比亚到阿根廷,从地中海南部到南非,这些区域相对欧洲和中北亚及北美州,明显地存在相对运动,即前者向东,后者向西;而在高纬地区(大约在南北纬45°以上至70°)应存在北极向东,南极向西的运动,但有关地质遗迹相对比较于南北纬45°之间并不十分明显,但仔细研究还是有蛛丝马迹的。喜马拉雅山的形成除去受以银河系中心背景的纬度间相对不平衡天体引力向南拉动中北亚大陆外,还存在着明显的以银河系为中心的纬度间相对不平衡天体引力变化引起非洲大陆和印度次大陆向东移动,而欧洲和中东亚相对向西运动的影响问题。同样地,海洋底部的岩石圈的结构走向在南北低纬之间也显示出北半球向西而南半球向东运动。总之,地球表层的陆地和岩石圈现今的结构运动走向,明显地是受银河系中心在一亿年来特别是最近五百万年来纬度间相对不平衡天体引力变化引起的地球纬度间差速旋转运动影响的。其他时代背景矢量大小和方向都是与之相应有规律地变化的。
纬度间相对不平衡天体引力变化较短周期有以太阳系中心为背景的地球年际变化。太阳在地球上的夏至点移至冬至点时,这个半周期内是和银河系中心为背景大约一亿多年来变化的动力指示方向是基本一致的,当从冬至点移至夏至点时,则动力的指示方向与上述相反;同样地,当银河系中心引力极值在中纬地带从南半球转移到北半球时,那么也将使动力的指示方向与本图(图四.图七)相反,即一亿多年之后的地表形迹和海洋基岩等岩石圈表层扭曲形迹应与现在相反。
太阳在南北回归线之间来回变化时,在南北极圈上空没有与之年际变化相互呼应的天体,但是由于太阳由夏至点向冬至点移动的过程中使内地核沿地轴方向向南运动,造成北极高纬部分大气和海水等向北极点运动,南极大气向北运动(严重时形成臭氧空洞)。根据这一特点,可以虚拟等效成在两极有个相应质量的天体在对地球保持距离不变而质量增减的过程。当太阳由赤道移到南回归线时,其位置在北天极,质量由零增至最大;当太阳由赤道移向北回归线时,其位置在南天极,质量由零增至最大。这一问题的确切原因是内地核在南北运动。nt-family:宋体;mso-font-kerning:0'&孙殿卿,1981年第二次全国地质力学经验交流会议总结(收集在《地质力学文集第四集》)地质出版。font-family:宋体;mso-bidi-font-family:宋体;mso-ansi-language:EN-US;mso-fareast-language:ZH-CN;mso-bidi-language:AR-SA'&从图八和图四中我们明显地看出喜马拉雅山运动主要是受银河系中心作用的纬度间相
以银河系为中心的纬度间相对不平衡天体引力高值现在在南半球的中纬地带,所以当太阳移至南回归线时,从而使南极臭氧空洞增大和北半球中纬地带的臭氧弱谷增强;这里现实的问题是太阳在南北回归线的变化引起内地核南北振荡对地核的存在和岩石圈层影响的动力学问题。而目前内地核偏向地球中心之南,的确是银河系中心影响的结果。
天体引力在南北纬度间变化引起地表不同纬度间的动力差,由地表向地球中心逐步减弱,同时由于天体距离地球的远近变化也引起了地核与地表岩石圈自转不同步的问题。但这方面的确切例证还需慢慢寻找。
总之,太阳距离地球的远近,造成地球自转速度的年季变化。但是由于太阳在地球南北回归线之间来回运动,也引起了地球在不同纬度间速度变化的趋向,从而形成岩石圈变化的动力之一。它表现在地球岩石圈上重要形势之一就是地应力的东西变化的动力形式。结合宇宙间相关天体(如银河中心及太阳系的九大行星等)位置的变化对研究以断层错裂而造成地震的问题,以及地球与人类进步发展史等问题,都有着极其重大的价值。
十一、地震动力源机制和地震预报
地震是一项对人类生产和生活破坏性很强的自然灾害。地震动力源的结构成分也是十分复杂的,特别是近一个世纪以来,人类从自然界获取物质资料的过程,也成为地震动力源复杂结构的重要组成部分。近年来的地震预测、监测、检测等的理论与实践已越来越多地证明:现实的地震问题已经不仅仅是地球内部自身调整过程的问题。
流体地球观能较好地解释天体引力的时空存在不均匀性及其变化对地球形状和内部压力的影响关系(如图四所示)。但现实地球如果真的都是粘度极低的流体组成的话,那么地球上就不会存在地震的问题。然而振荡频率和振幅相当的地震,经常造成人员伤亡和经济财产损失,说明地球存在粘度较高的可塑性物质和刚度较强的固体物质所组成的问题。考察和研究组成地球的流体和固体之间的位置势能的时空相变关系是地震震源物理动力学的基本问题和解决现实区域地震的检测、监测和预报的必经途径。
地震震源动力在自然界产生的原因,是地球自身的物质均衡作用和天体引力不断变化引起的“地球垂直水平面的位置势能变化和地球的自转差速变化”,使得具有相对稳定的两个构造单元产生南北东西等等相对运动和区域空间容积变化的结果。如果这些动力变化反应在地质结构变化上是断层剪切错动,可称其为机械力源。
另外,地球内部受来自各方向压力的变化,使一些溶于岩石圈层和地幔甚至于地核中的液体或气体分解析出,某些相适宜的物质结合会发生化学反映,特别是来自宇宙天空中的某些射线或地内压力激发作用,可能促成地球内部的物质发生核变等,这些原因引起变化反映在地质结构上是火山爆发或区域体积变化引起地震,可称其为核化力源。
人类在开采矿物、地下核爆实践等社会生产和科学实践的过程引起的地震,可称其为人工力源。
宇宙中除引力场外,还有磁场。磁场的变化,目前还不能象引力场那样化分形式种类。但宇宙磁场的变化也将引起地球自转速度和地内应力变化。同时,区域孕震和震时也引起周围电磁场的改变,但是,我们还没有充分确凿理由来说明电磁力源的存在,这个问题还需深入研究。
我们努力根据地震发生的宏观物理过程,化分出上述几种力源机制,然而针对客观世界的很多具体过程和更多现实地震,其力源还有相伴相生的过程。地球存在大量的流体物质,流体物质在震前震后都是活跃分子。流体物质在孕震过程中物理形态,震前前兆反应和震后的灾害趋势等问题,都应充分考虑流体的物理和化学意义。
根据宇宙天体位置和变化特征,天体引力变化形式可分为两类四种,它们的变化都引起地球各地水平位置势能和地表扭曲趋势有规律地变化。结合历史上地震的天文背景,研究宇宙间天体引力变化机制,为今后预报提供必要的理论与实践依据。但是由于地内可塑性物质,使引力存在应力变化涵容性带来突变的迟滞性问题,即地球内部物质应变高值点变化时刻有些并不对应天体实际观测位置最大动力奇点时刻,这些问题都给预报地震的准确性也带来很大的困难。
对于地震的预测内容除去时间、地点和震级外,还应加强地震的背景条件,剪切断层的走向、地震影响的区域和范围,主振荡的最大震幅和频率,及震群间可参考关系等方面的研
究。上述问题要达到精确地预报都是很困难的,但是这是抗震减灾工作的客观需要。
总之,地震预报可使用多种方法和手段,只要能找到地震的规律特征就是好办法。地震预报需着眼宇宙和全球,认真研究区域震源力源的形成状态和发展趋势,才能搞好地震预报。在条件允许的情况下可在大地震孕震的危险区关键地段,打深井,往里适当注水,改变介质状态,化大地震为小地震,变破坏性地震为无害地震,这不应是科幻小说里的内容,而是广大地震工作者为之奋斗的目标。
十二、利用天体引力变化对地震进行预测基本方法的探讨与实践
天体是宇宙的重要组成部分,天体之间是通过引力、电磁辐射和实体物质的交换等诸多方面相互作用下而变化发展的。本文试图通过天文因素中的引力问题,探讨可能实用预测地震灾害的基本方法的理论,以及实践检验的结果。
我们经过研究发现,作用在地球上的天体引力,根据其存在特征和变化规律,可以化分为两类四种: 两类是指作用在地球上天体引力的相对变化和绝对变化;四种是指一类即作用在地球上天体引力的相对变化,这里包括纬度间不平衡天体引力相对变化和经度间不平衡天体引力相对变化的两种形式;另一类则是指作用在地球上天体引力的绝对变化,这里包括等效质量天球的膨胀变化和等效质量天球的收缩变化的两种形式。这两类四种天体引力共同作用在地球上,仅在不同的宇宙背景的天体位置和变化的时间不同而显示其各具特色,各种类型的天体引力对地震发展过程所起的作用是有区别的。
纬度间相对不平衡天体引力的变化对地震的孕育是有其特殊意义的。已知作用在地球上的纬度间相对不平衡天体引力的最长周期是以银河系为中心而回旋的2亿多年的周期,然而这一周期对于我们研究数百年以内的地震周期率没有多大现实的经济意义,在这里暂可作省略处理。但是,当诸多天体在南回归线附近相遇时,要加0.5级地震。而对于我们研究现实地震较有意义的纬度间相对不平衡天体引力周期大约有月、年、数十年周期等,其背景星球主要有月、日、太阳系的九大行星和距离地球较近的恒星及所属星系。
经度间相对不平衡天体引力存在一个或几个天文背景近似的共同的周期(几天的短期看),以及两个以上天文背景的拟合周期(数月的长期看),其振幅的极值差,这对于我们进行短临预报地震是有现实意义的。
等效质量天球的膨胀与收缩的变化,对于研究全球的发震幕律是有意义。考察天体引力背景对地震的影响,现实做起来还有很多困难。但是历史上我们记录到许多地震,返推回去,考察其当时的两类四种天体引力天文背景,未来还有许多地震及其与历史上相同或相近似的背景,这对我们猜解破坏性地震的地点、时间和量级,是能够提供缕缕线索的。2011年,我个人做过地震预报工作,更多的预报意见发表在《 谈谈你对“板块构造”学说的印象,支持或反对?》(百度贴吧,地震吧)这里预报了日本311(地震参阅图十三)地震爆发的时刻,但地点的准确性还有待提高。总体来说,7级以上的地震预报的概率还是比较高的,但地点的准确率还很差。希望今后结合地质结构特征、天体引力的精确计算以及震区的各类异常,进一步提高预报精度。
十三。964楼春分日:21日7时21分;土星合月:21日8时;天王星合日:21日;某些天体距离地球比较远,可以忽略不计;这种观点是极其荒唐和错误的。3月21日前后,提防提防是十分必要的!! 18:30
现在的问题,不仅仅是云南的问题。准备准备还是极其必要的。土星的逆行,木星、土星、天王星、海王星、太阳等距离赤道很近,是问题的关键! 00:14
以上内容节选自《谈谈你对“板块构造”学说的印象,支持或反对?》地震吧收起回复封删除2楼 12:46关凤晨: 这个原贴在地震吧在昨天或今天被删除,好恶毒。封 | 删除 |
13:38回复我也说一句
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