地球是一个即能膨胀又能收缩的对立统一体

摘要：关于地球是膨胀？还是收缩？这两种现象在地球上都有。到底是膨胀？还是收缩？两派各执己见，无休地争吵。地球是层圈结构的非凝固天体，这种结构决定了地球是一个即能膨胀又能收缩的行星。地球的“层圈差异旋转”【见图一】已被证实。因地球倾斜自转，在层圈差异旋转之时，地幔、地壳，的纬度也同时改变。长此以往地幔、地壳的南北半球相互颠倒（我们把这种运动命名“壳幔弦动”），这样一来两极的板块“弦动”到赤道因获得线速度（465米/秒）而膨胀、扩张。赤道某两点板块“弦动”到两极因失去线速度而拥挤、收缩、沉降。这样地球就是即能膨胀又能收缩的对立统一体。

关键词；基础理论与时俱进微观、宏观研究地球多种运动

世界观 两极线速度 赤道线速度 地球倾斜自转

地球收缩说【contraction hypothesis 】认为地球由于不断变冷而收缩的大地构造假说。它认为，地球由于放热变冷而导致不断收缩。E.de博蒙于 1829年提出了地球收缩的假说 。随后 ，L.开尔文提出了地球冷凝的物理模式。19世纪下半叶，J.D.丹纳认为地槽是在地球收缩而形成的坳陷基础上演化的。E.修斯对全球刚性地块和柔性地带构造变动的解释的成功，尤其是欧美各地推覆构造的发现，使收缩说思潮大为高涨，与地槽地台学说一并成为19世纪末到20世纪中叶的主要大地构造学说。20世纪30年代以后，由于地球膨胀说，尤其是海底扩张说的提出和证实，收缩说走向衰落。

地球膨胀说【Earth expansion hypothesis】 以地球不断膨胀来解释大陆崩裂机制的一种大地构造假说。20 世纪20～30年代，由 B.林德曼和 O.C.希尔根贝格分别提出。该学说认为原始地球有一个封闭的硅铝圈，因地球内部膨胀而导致硅铝圈的破裂、离散，形成分离的大陆；而从地幔膨胀出来的物质充填在离散的大陆之间，使洋盆不断扩大。板块构造理论提出以前，地球膨胀说曾经作为活动论的重要代表而引人注目。一些学者从不同的途径计算过地球膨胀的速率，如1956年L.埃吉德根据古地理图上显生宙面积的扩大得出 0.5毫米／年，1965 年霍姆斯根据一天的时间每一世纪增长1／50万秒的数据估算出膨胀速率为 0.24 ～0.6毫米／年。但是，按照最早提出的地球膨胀模式，石炭纪以后地球的半径需要增长2000千米以上，而热力学理论和引力常数随时间变小的假说都认为这在理论上是不可能的。地质历史上大量事件也难以用地球单纯膨胀来解释。

根据地震波成像系统发现，地球是层圈结构并存在“差异旋转”。“大陆漂移”只是一种现象，其本质是地壳和地幔在内核上的整体运动。地壳在内核上不但有经度方向的差异运动，而且还有纬度方向的运动，这样一来板块在赤道获得线速度（465米/秒）而扩张膨胀，在两极失去线速度（0米/秒）而收缩拥挤。这种运动受两种因素影响，外因是条件，内因是根本。内、外因素结合，使地球是一个即能膨胀，又能收缩的对立统一体，是膨胀与收缩給大陆漂移提供动力并导致地震频繁发生。

外因：天体引力

内因：（１）地球内部的高温环境使地球形成的同心球层结构

（２）地球的倾斜自转

地球不是刚体行星，内部高温地球的大部分物质呈液体或软流状态。地球的外核是液体，以液体外核为界，把地球分成能相对运动的两大部分。天体引力引起的外核潮汐使两大部分差异旋转。地、月椭圆公转轨道使引力产生变化，以至造成离极运动累计误差。累计误差使地幔、地壳南北极换位。

大陆是漂移的，但大陆漂移只是一种现象，其本质在于壳、幔在内核上整体“弦动。[美]比尔·布莱森在万物简史一书中写道；“提出地壳移动的观点的时刻终于来到了。1964年，该领域许多最重要的人物出席了由英国皇家学会在伦敦主办的研讨会。突然之间，好像人人都改变了观点。会议一致认为，地球是一幅由互相连接的断片组成的镶嵌画。它们挤挤搡搡的样子说明了地球表面的许多现象。过不多久，“大陆漂移”的名字便被弃之不用，因为人们意识到，在移动的不光是大陆，而是整个地壳”。

地球是圈层结构(见下图)。

地球内、外的各个圈层之间不仅有着相互耦合、协同演化的一面，也有相对独立、差异运动的一面。其中，作为地球内部驱动源的地核，尽管其物理性质和运动特征历来爲人们瞩目，但很少有人想到它的旋转与整体地球会不相一致。直到1983年，Poupinet等发现内核中的地震波传播在沿自转轴方向的波速要大于其它方向，从而对长期认定的均匀球状内核模式提出了质疑。在这一研究的带动下，Woodhouse等，于1986年进一步发现了在地球内核中，地震波速的传播是轴对称各向异性的，并由此提出了内核各向异性对称轴的概念。

此后相关的研究成果层出不穷。其中最为重要的，有苏维加等在1995年发现这一对称轴与地球的自转轴不仅不重合而且两者的夹角还在不断变化[1]。

→ 研究发现月球引力可引发地面规律升降

http://www.17tech.com/news/2008090591758.shtml

记者顾钢 本报柏林9月3日电德国耶拿大学研究地球潮汐的专家格哈德·詹希最近发表论文称，月球引力对地球的影响不仅会产生潮汐现象，而且会导致地球的地面每天有规律地升降。

根据詹希的论文结果，欧洲的地面每天升降约80厘米。詹希是德国耶拿大学的应用地球物理学专家，从2003年起担任国际大地测量学协会潮汐委员会的主席，他也是本周在耶拿召开的4年一次“国际潮汐研讨会”的组织者。地面的升降对居住在地球上的人来说并没有直接的感觉。詹希解释说，由于月球引力对地壳运动的作用非常小，所以潮汐运动不会对地球上的地震、火山喷发等地质现象产生影响。他认为，月球的作用加剧地壳的张力并导致地震的可能性是：当地壳的张力方向与潮汐产生的运动方向相同，但这种可能性迄今并没有具体数据加以证实。

詹希称，产生潮汐的原理现在已经非常清楚，当月球直接处于地球上方位置的时候，就会出现潮汐的最大值。月球围绕地球的旋转关系可以设想为一个转动的哑铃，一头是地球，另一头是月球，当月球的离心力超过地球的引力时就形成涨潮，低于地球的引力时就形成落潮，潮汐作用存在于地球引力和离心力之间的差别。

宋晓东等在1996年发表的内核差异旋转研究成果，估计地球内核每年自西向东较外核多旋转1.1°，自1990年到1996年累计已多转1/4圈多，引起国际学术界关注，并被评为1996年世界十大科技新闻之一[2]。

科学时报北京2005年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。” 加州大学圣克鲁斯分校的地球科学教授加里?格拉兹麦尔说：“这是一项有意义的发现，它减少了一个领域 中的不确定性，你能从中学到新东西。”同期的《科学》杂志专门为这一发现配发评述文章，美国的《纽约 时报》《国家地理》杂志和英国的《物理学世界》等 对这一发现进行了详细报道。美国国家科学基金会和 中国国家自然科学基金会为这项工作提供了资助。 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

地球是同心球层构造。地球外核是液体，液体外核把地球分成能相对运动的两大部分，液体外核的潮汐使地壳和地幔在固体内核上能整体弦动[3]。什么是弦动？弦动就是：“地壳和地幔与固体内核在差速的同时在纬度方向也有运动，从而导致地壳和地幔在固体内核上南北极来回换位”。地球轨道和月球轨道并不是正圆导致天体引力有规律的变化。牛顿的万有引力定律是：引力的大小与它们的质量乘积成正比，与它们距离的平方成反比。

用公式表示爲： 。公式中；m₁、m₂是两个物体的质量，r 是两个物体之间的距离，G是常数（6.67×10^-11）。

我们知道地球的远日点15210万KM，近日点357159KM，远近相差500万KM。月亮与地球的距离，远地点406445KM，近地点357159KM，远近相差49286KM。从公式看r相差值的平方，就知道天体远近引力相差很大。

地极移动，简称为极移，是地球自转轴在地球本体内的运动。1765年，欧拉最先从力学上预言了极移的存在。1888年，德国的屈斯特纳从纬度变化的观测中发现了极移。1891年，美国天文学家张德勒指出，极移包括两个主要周期成分：一个是周年周期，另一个是近14个月的周期，称为张德勒周期。前者主要是由于大气的周年运动引起地球的受迫摆动，后者是由于地球的非刚体引起的地球自由摆动。极移的振幅约为±0.4角秒，相当于在地面上一个12×12平方米范围。所谓的地极移动实际是地壳地幔的离极运动。

从日、地系统分析看，地壳和地幔与固体内核的差速在夏至点和冬至点在纬度上方向相反，距离不等，产生一个累计误差。

从地、月系统分析看，地壳和地幔与固体内核的差速周期是月亮围绕地球公转的周期，也就是月亮的近地点与月亮的远地点引起的地壳和地幔与固体内核的差速在纬度上方向相反，距离不等，也产生一个累计误差。长期的累计误差导致地壳、地幔在内核上南北极换向。

月亮每年都在缓慢的远离地球，所以月亮围绕地球公转的周期是一个变化数值。这样一来日、地系统和地、月系统引起的累计误差时而相加，时而抵消。所以地壳和地幔南北极的调换不但受两个系统条件的同时影响，而且还受地球自转速度的影响。这也就是我们发现岩石感应剩磁场来回反向在时间上不规律的原因。

地壳和地幔在固体内核上整体弦动，使两极的板块能到赤道，而赤道某两点的板块也能到两极。地球是一个自转体，纬度的线速度都不同，在赤道线速度超过音速（465米／秒），在两极点线速度（0米／秒）。这样一来从两极到赤道的板块得到线速度而膨胀、开裂，从赤道到两极的板块失去线速度而沉降、收缩。这样地球就是一个即有膨胀，又有收缩的相互矛盾的统一体。

从东非裂谷“开口笑”，海底扩张地球可能在膨胀。2004年12月26日发生在印度洋的强烈地震因地壳“开口笑”使海水有了动力产生巨大海啸事件。2005年从9月14日至11月初发生在东非的强烈地震所导致的宽8米、长达60公里的地裂谷事件，从理论观点来分析，这些事件可能是地球正在膨胀的信号。地壳存在低纬度向外膨胀而高纬度沉降收缩的周期往复运动。这种观点不是心血来潮，确实是存在这样的证据。首先，地球各大洲的大陆板块是有拼接“缝隙”的，比如东非裂谷地带，喜马拉雅山脉，美洲西海岸，贝加尔湖地区等等，这些地区按一般的板块来讲是比较牵强的，但如果考虑到地球定期膨胀和收缩的问题，那么，许多地质问题都将迎刃而解。

一个明显的事实是，地壳表面板块裂化并不均匀。如此大块大板地整体开裂又弥合，只有地球周期性膨胀和收缩模型才能完美解释。不仅如此，各个板块开合“缝隙”所涌出的岩流经冷却磁化，其表现的年轮都大体一致暗合。这就是说，板块裂化具有十分近似的同期性。时间上的近似同步，表明地球膨胀收缩对于整个板块都具有决定作用。各大洋盆底的地形也表明地球会周期膨胀和收缩。从我们已知的海盆形态来看，始终存在一些大的“缝隙”区域，这些区域也是易于喷发岩流的地区。为什么会有如此大的“缝隙”区域呢？这完全是地球膨胀过程中撕开的大口子。

东非出现裂谷而将地球的海洋再度分裂并形成一大新的海洋。我们趋向于认为，地球板块的漂移是有限的。地球板块移动是需要外在天体的规模性碰撞才能充分实现。

大地深处发出隆隆巨响、地面裂开巨缝……这一场景通常只在神话中出现，如今却在埃塞俄比亚真实上演。仅仅7个星期时间，埃东北部出现一条60公里长、8米宽的裂缝。科学家说，如此大的裂缝通常需要几百万年地质运动才能形成，因此为地质学研究提供了一个非常难得的机会。这一裂谷出现在埃塞俄比亚首都亚的斯亚贝巴东北方300多公里处的阿法尔盆地。

亚的斯亚贝巴大学今年9月14日记录了发生在阿法尔盆地达斡尔地区的一场地震。从地质图上看，达斡尔位于西埃塞俄比亚断崖的低地地区。 地震起因于当地一场火山运动。据亚的斯亚贝巴大学测算，火山运动地点位于北纬12.651度、东经40.519度处。 火山连续3天喷涌而出，当地牧民还听到大地深处传来隆隆声。3天后，地面出现了无数裂缝。

调查结果令所有人啧啧称奇。 美国国家航空和航天局卫星拍摄的图片显示，达斡尔地区地面已经裂开一条长60公里、宽8米的巨大缝隙。 阿塔莱对这个裂谷的形成速度惊叹不已：“从9月14日至11月初不过两月时间，这是一个相当快的地壳张裂速度。对科学界而言，这是一件令人兴奋的大事。”

从达斡尔地区地面裂开长60公里、宽8米的巨大缝隙说明低纬度地区是在膨胀。两级地区很少有地震发生说明地质结构紧密，但应力也大，如果在两级发生地震那将是特大灾害性的。

是内、外两大因素决定了地球膨胀和收缩的动力机制，天体引力是外因。地球内部的热能及层圈结构和地球的倾斜自转是内因。内外因素的巧妙结合，使地球既膨胀又收缩。

参考文献；

[1]Su W J，Dgiewonski AM.lnner core anisotropy in three dimensions.Jgeophys Res,1995,100:9831~9852。

[2] Song X D.,paul G Richands.Seismological evidence for differential rotation of the Earth’ s inner core.Na-ture,1996,382:221~224.

[3] 自然科学研究（中文版）王金甲美國自然科學研究會 41页Volume 4, number 2,April 2006

作者；王金甲 王鎭 刘春义等

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