Earth movement deep and shallow reaction geometric relations

摘要；地球深部运动与浅层响应存在一定的几何关系。在这里我们把深部与浅层的共同运动约分掉，只研究在天体引力的作用下，地球倾斜自转时深部与浅层所发生的相对运动。为了简单方便我们把小面积的地球表面可当做平面来计算，误差很小可忽略不计。其实我们可以把地壳和地幔比喻是一艏漂浮在地核上的航船。在地核上以弦动的轨迹南北换位！

Deep Earth movement and the upper There is a certain geometric relationships. Here to remove the common elements, the effects of gravity in the Earth's rotation, tilt deep and shallow by the relative movement. In order to facilitate a simple case of our small area of the earth's surface as a plane, the error Xiaoke ignored.

关键词； 天体引力　地球倾斜自转　层圈差速　地幔弦动　

Celestial tilt rotation of the Earth's gravitational circle differential dynamic mantle string

我们都知道地球的公转和自转运动（图１） 。地球公转需３６５天，月亮公转大约２９·５天，都远远多于地球自转（１天）的天数。在图中我们看到，无论地球公转在夏至和冬至点，春分和秋分点，地轴的倾斜角度与太阳的引力角度并不变，而月亮公转到任何角度对地球的引力也是基本如此，这种引力引起的潮汐与地球自转轴倾斜，使得层圈差速倾斜，导致地球地理极换位。为了研究方便，我们完全可以把日月作为定点来考虑，只研究地球倾斜自转时，在日月潮汐（液体外核也潮汐）作用下，地球深部运动与浅层响应所涉及到的几何关系。

地震波成像系统的应用，使我们了解了地球的层圈构造 （图２） 。从图中我们看到，液体的外核把地球分成能相对运动的两大部分，一部分是“地壳、地幔”（以后简称“壳幔”），一部分是内核。“壳幔”漂浮在液体外核上，受海水和液体外核双面的潮汐作用，潮汐作用导致内核与“壳幔”产生差速。地球的倾斜自转使差速又存在一个角度。

科学时报北京8月 29日讯（记者王丹红）：科学家们发现，地球内核的旋转速度每年要比地幔和地壳快0.3到 0.5度，也就是说，地球内核比地球表面构造板块的运动速度快5万倍，新发现有助于科学家们解释地球磁场 是怎样产生的。美国伊利诺伊大学地球物理学家宋晓东 教授是这项研究工作的负责人，他们的成果发表在8 月 26日出版的美国《科学》杂志上。新发现也结束了一场为期１０年的争论。宋晓东说：“我们相信我们得到 了确凿的证据”。地核由固体金属构成，它包括一个大小与月球相当的直径为2400公里的固态内核，和直径为 7000公里的液态外核。科学家们认为，内核在产生地球磁场的地球动力学中发挥了重要作用。

根据 宋晓东教授“地球内核的旋转速度每年要比地幔和地壳快 0.3到0.5度”的报道，我们知道 壳幔平均每年比内核少转 0. ４度（图３） 但反映在地球表面上就不是一个小的数值。 地球直径有 12742km ,周长 40009km 。按每年壳幔比内核少转 0.４度，其表面就有 40009km/360＝111km， 111km*0.4＝44km，原来的参考点Ａ滞后约44km到Ｂ。以球面计算太复杂，就 44km的球面而言，仍然可简化成平面计算 （图４）。设在地球表面的参考点Ａ倾斜滞后到Ｂ。于是就有三角形ＡＢＣ，ＡＢ =44km，ＢＣ=sin23.5*44km=17.5km。 壳幔与内核在差速过程中参考点的纬度每年向南移动了 17.5km ，而其对面向北 移动了17.5km 。长期的这种运动， 壳幔在内核上南北换位，导致不同年代形成的沉积岩，火成岩的感应磁场方向也相应反向。 这种 壳幔与内核倾斜的差速运动我们简称为 “地幔弦动”。“地幔弦动”导致不同年代形成的地壳岩石洋脊感应剩磁场反复反向。同时也造成了两极有热带遗迹（动植物化石、石油等），赤道有冰川遗迹（冰川、冰臼等）。

“地幔弦动”使地壳的线速度每时每刻都在变化，故而引起地震频繁。地壳线速度的变

化，板块在赤道得到线速度而开裂扩张，在两极失线速度拥挤层叠摺皱，给大陆漂移提供动力。“地幔弦动”使地理极的两极点的北极以逆时针方向离极运动 （图５） ，而南极按顺时针方向离极运动（图６）。

地球的南极到北极约20000km 按上面的计算约 1150年时间南北极就能换位一次。为什

么地壳岩石，洋脊的磁场时间都是几万年或几十万年不等？在这里需要强调的是高纬度没有潮汐作用，低纬度的潮汐作用需应付整个的壳幔弦动就显得力不从心。还有地幔存在较差自转，强地震等都存在对于壳幔弦动的抵消作用，而使壳幔弦动随机性很大。

结论；设想如果地球是垂直黄道面自转，那么壳幔与内核的差速轨迹只在一个平面上。而地球倾斜自转，壳幔与内核的差速与自转轴有一个 23。 5度的角度，壳幔与内核的差速轨迹就不是一个简单的平面了。由于壳幔弦动的随机性很大，所以使冰川、冰臼遗迹遍布全球。两极有热带遗迹也就顺理成章了。

液体外核把地球分成能相对运动的两大部分。

这是一幅以赤道为剖面的内核与地壳、地幔差速图。A 与B 点不在同一纬度（见图 4）。

地球倾斜自转，使参考点A 移动到B 时有角度。

这是在北极观测到的地理极点，以逆时针方向漂移。

这是南极的地理极点，以顺时针方向漂移的模拟图

作者；王金甲

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