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地震，中国古代又称地动，是一种会给人类生命财产造成严重损害的自然灾害。地震发生时，山摇地动、房倒屋塌，顷刻间可以毁掉一座城市。地震发生过程中,还常常伴随着巨大的轰鸣声，情景十分恐怖。由于地震对人类危害之烈，有关国际组织把它列为十大自然灾害之首。 人们对地震的认识最早始于中国。东汉时期的科学家张衡，在公元132年发明了世界上第一架地震仪——候风地动仪，并在洛阳成功地探测到了发生在甘肃东南部的地震。 地球上的地震发生非常频繁，据现代地震仪器测定，地球上每年要发生地震500多万次。但并不是所有的地震能量都能传播到地表，即使能量能到达地表，往往由于能量削弱，我们也无法察觉到。而真正能够形成灾害的地震，是发生在地面以下70千米以内的浅源地震。 为什么会发生地震呢？传统的观点认为，地震主要是由地壳运动引起的。地壳在运动过程中，由于地震发源地内部物质形体和位置改变而引发的地震称为构造地震。地球表面的岩石圈并不是一整块，而是由许多碎块组成，这些碎块被称为板块。地壳运动主要表现为板块在软流圈上滑动。板块的这种运动最终会引起板块间相互挤压和碰撞，因而积蓄了大量的能量，这些能量会在板块滑动时突然释放出来，这时发生的就是地震。 世界上85—90%的地震以及所有造成重大灾害的强烈地震，都属于构造地震。构造地震又可分为板缘地震和板内地震。我国发生的地震基本上归属于板内地震。构造地震发生时，巨大的能量以波的形式释放出来，首先是纵波到达地面，使人感到上下颠簸，接着是横波传来，又使人感到前后、左右摇晃，致使建筑物坍塌，造成灾害。此外，还有一些地震是由于地下深洞坍塌引起的，这类地震被称为陷落地震。火山喷发时也可引起地震，这类地震被称为火山地震。 但是，关于地震还是有许多理论问题没有解决。首先，既然地震是板块相互作用的结果，那么板内地震又是如何发生的呢? 其次，每次地震都有震中区——震源，地震波都是从震源发出，并沿球面均匀地向四周传播。按理说，板块间的碰撞、挤压应该是大面积接触，能量积聚不应该只集中于一点，因此对于点状震源的形成无法解释。第三，构造板块的平移断层和断口是不会发生强烈电磁振荡的，而在地震之前，这种电磁振荡经常被记录到。因此，地震是地球板块运动的说法面临着诸多理论疑难。 为此，笔者就地震的形成原因提出一个新的观点，认为地球上的地震是由太阳、月亮的引力效应引起的，成因于地球内部流体物质的涡旋运动。 月亮是地球的卫星，质量只有地球的1/6，但它相对于太阳距离地球较近；太阳距离地球虽然很远，但它的质量却很大。这两个天体都对地球各处产生了很强的引力，从而形成了周期性潮汐，称为天文潮。这种潮汐主要有：海潮，海水周期性涨落；固体潮，地壳规律性升降；大气潮，气压周期性变化。根据万有引力计算，月球对地球的引力是太阳的两倍多，所以，潮汐的形成，主要是由月球对地球的引力决定的。 太阳、地球和月亮三者的位置不同，地球上所受到的引力大小也不尽一致。农历每月的初一、十五，日、地、月基本在一条线上，地球上各点所受到的日月引力相互叠加，使高潮极高，低潮极低，称之为大潮。到了农历的初七、初八，或二十二、二十三，月亮转到了和太阳成90度的位置，日、月引力大致垂直，二力相互抵消，使高潮、低潮的差异最小，称之为小潮。 月球绕地球的公转轨道是个椭圆，公转周期为27.5天，即每27.5天靠近和远离地球各一次，近地潮要比远地潮大39%。当近地潮与大潮重合时，潮差就特别大；反之，若远地潮与小潮重合时，潮差就特别小。 地球围绕太阳的公转轨道也是椭圆，公转周期为一年。在近地点太阳引力最大，所引起的潮汐最强；在远日点，太阳引力最小，所引起的潮汐最弱。 以上是我们对太阳、月亮引力对地球影响的初步认识。实际上，太阳、月亮对地球的引力作用效应不止如此，潮汐只是一种前期现象，接下来太阳、月亮的引力作用，还将产生海洋漩涡和大气旋涡。 据海洋学家们考察发现，位于大洋中部的海水存在着强烈的涡旋运动。这些海洋漩涡大小不一，有的直径达数千米，甚至达数百公里，呈柱状旋转，从几百至几千米的海底，一直延伸到海面，带起的水柱又高出海面几百米，科学家们称它们为“中尺度漩涡”。 这些海洋漩涡是怎样形成的呢？下面就从天体引力角度来说明这一问题。当月球运动到近地点位置，或月、地、日三者处在一条直线上时，地球上就会出现大潮。这时，地球表面的海水在月球引力的作用下，将产生由高纬度区向低纬度区流动趋势。受地球自转偏向力的影响，向赤道方向汇集的海水将在北半球形成顺时针漩涡，在南半球形成逆时针漩涡。这些海洋漩涡有一个共同特点，都是由海平面向海底深处旋转，这就是海洋中尺度漩涡的形成过程。 随着地球的自转，地球朝向月球发生潮涌的一侧，渐渐转至背对月球，月球的引力作用减弱，这时该区域的海水又将产生由低纬度区向高纬度区流动的趋势。进而，在北半球将形成许多逆时针漩涡，在南半球形成许多顺时针漩涡。地球上除了海水以外，流动的大气也在发生潮汐运动，这种由低纬度区向高纬度区移动的气旋，在垂直方向上呈上升态势，不久即演化为热带飓风。 可见，太阳、月亮的引力作用，直接导致地球上的流体物质产生了涡旋运动。既然地球表面的海水、大气，能够在太阳、月亮引力作用下产生涡旋运动，那么，地球内部的流体物质，又何尝不会产生相同形式的运动呢？ 地球内部地壳以下存在着大量的流体性物质。科学家们用地震波探测发现，地面以下是一层70—150公里厚的既坚硬又寒冷的岩石圈，在这岩石圈下面则是软流圈。软流圈厚550—620公里，具有塑性，内部温度很高，且塑性和温度随深度增加而增加。从20世纪30年代起，一些科学家就认为，软流圈中的地幔物质由于部分熔融而具有流体性质，这些流体性物质在地幔中发生着对流循环。 可以认为，软流圈中的地幔物质，在太阳、月亮引力作用下，将与地球表面的海水、大气发生同步运动，在地球内部形成涌动。其可观测的物理效应就是，地壳有规律地升降——固体潮。比照海水和大气的涡旋现象，我们还可以进一步做出推测，软流圈中的物质也将产生涡旋运动，形成不同规模的旋涡。这些旋涡可分为两种：一种是流体物质由高纬度区向低纬度区运动形成的下降旋涡；另一种是流体物质由低纬度区向高纬度区运动形成的上升旋涡。这两种涡旋运动构成了地幔物质对流的主要方式，上升旋涡可以把地球内部深处热能传输出来，而下降旋涡又可以把浅层物质输送到地球内部深处。 涡旋运动同时伴随着动力学效应。当软流圈内的物质发生下旋运动时，对地壳的支撑力降低，地壳岩石层在自身重力作用下必然下沉，这时发生的就是地震。当软流圈内的物质发生上旋运动时，来自地球内部深处的热能，就像热力钻头一样，不断地使地壳岩石层熔融，上升的物质流最终将冲破岩石层喷发出来，这时发生的就是火山爆发。无论是地震，还是火山爆发，都有一个中心点——震中和火山口，它对应于旋涡中心。 一般情况下，下降的旋涡大多都形成于中纬度地区，在向赤道方向的运动过程中，汇集成大规模的旋涡，因而地震带主要分布在中低纬度地区，在高纬度区相对较少，在两极根本不可能有地震的发生。而上升的旋涡则形成于中、低纬度区，在向高纬度区的运动过程中，汇集成大规模旋涡，因而在高纬度区仍可以找到火山踪迹，如冰岛火山。地震和火山爆发的一个共同条件，就是都要取决于地壳岩石圈的坚固情况。由于地球板块运动，板块之间存在着碰撞、挤压和扩张，板块边缘岩石圈比较破碎，因而这些地域成了地震和火山爆发的多发地带，这就是地震带和火山分布带几乎相吻合的原因。 除了太阳、月亮的引力效应以外，地球自转速度的变化也是引发地震和火山爆发的因素之一。一年中4月9日～7月28日，11月18日～1月23日为地球自转速度加速阶段，地球上的流体物质将由高纬度区向低纬度区流动，进而形成下旋物质流，这时最有可能引发地震。科学家们确已发现，当地球自转速度由慢转快时，全球的大地震比较活跃。一年中1月25日～4月7日，7月30日～11月16日为地球自转的减速阶段，地球上的流体物质将由低纬度区向高纬度区流动，进而形成上旋物质流，这时最有可能引起火山爆发，相信这一推测能够为事实所验证。 地震发生时，伴随着下降的涡旋，地壳将产生两种运动形式，一是旋转，二是下沉，这时就会产生两种不同性质的地震波。1900年，英国科学家奥尔德姆从理论上分析了地震波的本质。他指出，地震波是一种机械运动的传播，它包括三种不同性质的波，即P波（纵波）、S波（横波）和瑞利波。P波如同声波，振动方向与波的传播方向一致，它的速度大，在气体、液体、固体中都能畅通无阻，比S波先被地震仪记录到。由地壳的运动形成来判断，这种波是由地壳岩石类物质随下旋物质流旋转时，而产生的一种水平振动波，地表错裂就是由这种运动形式造成的。S波如同光波，振动方向与波的传播方向垂直，它的速度小，只能在固体中传播。这种波是地壳岩石类物质随下旋物质下沉时产生的，地裂、地表塌陷都是由这种运动形式造成的。最后到达的是瑞利波，它是一种只能沿界面传播的次级性波。 地震主要是由月球的引力效应引发的，反过来，地球的引力作用也会对月球产生影响。1969年，美国阿波罗12号宇宙飞船在月球上安置了地震记录仪，科学家分析第一批记录结果，就发现月震有约27天周期，这正是月球靠近地球的周期（称近月点）。 受此启发，科学家们对美国国家海洋和大气局从1964年到1971年记录的42000个地震进行了分析，结果表明，地震数峰值是13.65天，每月出现两次这样的峰值。科学家分析了1949～1974年美国阿拉斯加和中美洲的大量地震，也发现有13.65天的周期。与月震不同，在地球上一个月出现两次地震高峰期，这主要是由月球、地球和太阳三者的相对位置关系决定的，在朔日和望日将出现两次大潮；而在月球上，只有在近地点才能产生潮涌。 为此，中国人在探索地震发生规律时，总结出了“躲过初一，躲不过十五”之说。 1966年3月22日，我国河北宁晋发生7.2级地震，这天正好是农历初一。1976年7月28日，唐山发生特大地震，这天正好是农历初二，地震发生在凌晨3点42分，按一般人习惯，这时仍是初一夜里。在河北（包括京津）地区，史料载明日期大于6级的地震有30次，发生在初一、十五前后各一天的大地震，占总地震数的55%。在整个华北地区，自1966年～1984年间发生5级以上的地震95次，其中发生在朔望期（取朔望日前一天至后两天）的为48次，约占50.5%；6级以上的地震共19次，发生在朔望期的为10次，约占52.6%；7级以上的地震共5次，发生在朔望期的为3次，占60%。这些比例都比自然概率27.1%高得多。除华北地区以外，新疆柯平地区及江苏溧阳一带的地震也明显与朔望期有关。 2004年12月26日，在印度尼西亚苏门答腊近海（北纬3.9度、东经95.9度），发生了里氏8.9级地震。同日，在印度尼科巴群岛西南海域也发生了7.5级地震。这一天正是农历十一月十五日（望日），且是冬至日（12月21日）过后的第五天，地球刚刚通过近地点。而在此前的24日凌晨，在新西兰西南方向约430公里的达斯曼海域发生里氏8.1级地震。之后，新西兰南岛又分别于24日晚、25日和26日发生了三次里氏3.2级至3.9级的地震。 而仅仅过了一个月， 2005年1月24日（农历十二月十五日）凌晨4点15分，印尼又发生一次里氏6.1级强烈地震。震中初步测定位于苏拉威西中部，约在帕卢东南偏南40公里处。 由此可见，在太阳和月球引力的共同作用下，引发了世界50%以上的地震；在月球近地点和地球近日点引力效应作用下，引发了另一部分不足50%的地震。而地球上的特大地震及火山爆发，则是上述几种因素同时发生作用的结果。 虽然地震发生在地表以下，但软流层中运动的质量场效应却时常表现于外，地震海啸就是在流体物质旋转质量场作用下形成的。 地震海啸是由地震引起的具有破坏性的海洋灾害，最猛烈的一次地震海啸，发生在1971年4月24日日本琉球群岛中的石垣岛。估计当时巨大海浪的波峰高达84.7米，排山倒海的巨浪将重量达850吨的整珊瑚礁抛出2.092公里以上。据测，这次海啸所击起海浪的行进速度为每小时788.557公里。而2004年12月26日印度洋大地震引发的海啸，则是21世纪初叶最为惨重自然灾害，有二十余万人在这次海啸灾害中罹难。 以往的观点认为，海啸的形成与地震震级、震源深度，以及海水深度有关。之所以特别强调海水的深度，是因为只有深海区的海水能够发生大规模的扰动，当海底地壳大面积的迅速垂直变化或海水填充断层空洞时，才可能引起海啸。 其实，这种观点是不正确的。我们知道，地震的能量主要以地震波的形式传播的，在水中只能传播纵波，不能传播横波。而地震发生时，海底地壳的垂直升降产生的是横波，所以海啸的形成与海底地壳的垂直变动无关。 那么，海啸的巨大能量是如何产生的呢？从表面上看，海啸是伴随着海震而产生的一种海水涨落现象。但是，如果从地震成因推测，发生海啸时，海水应呈涡旋运动状态。这是因为在地震发生过程中，软流层中流体物质处在旋转状态，其旋转的质量场必然带动海水发生同步运动，形成一定规模的海洋漩涡。当海洋漩涡的旋转半径逐渐增大时，就会形成巨大的海潮席卷海岸，这时发生的就是海啸。可见，涡旋运动的海水，是海啸具有惊人破坏力的原因。 地震发生前，还将出现各种征兆，其中地光现象尤为人们所关注。1976年唐山大地震发生前，在室外消夜的人们看见，东方升起了一道道五颜六色的光束，就像强大的信号灯一样，把大地照得亮如白昼。这些光束形态有的呈片状散形，有的如彩虹飞架，有的似光柱冲天，有的像圆球飘忽不定。光束的颜色七彩缤纷，尤其像银蓝色、白紫色等平时罕见的复合色。亮度众说不一，持续时间有长有短。光焰散去，大地开始颤动，几秒种后，唐山变成了废墟。 几乎每一次大地震发生前，都会产生地光现象，这是一种带有普遍性的震前征兆，因而引起了科学家们的注意。那么，地光是怎样的一种发光现象呢？ 根据磁场形成理论，笔者认为，地光是一种与震源磁场有关的大气发光现象。旋转的质量场将形成磁场，地震发生前，软流层中的流体物质处在涡旋运动状态，因而在震源中心将形成一定强度的磁场，磁极位于旋涡中心上空。当来自太阳的高能带电粒子进入这个磁场后，就会与大气分子碰撞而发光，这就是我们看到的地光。可见，地光与极光的形成过程相同，与地壳的岩石运动没有任何关系。 地震和火山爆发前，都将引起地磁场变化。在北半球，当某一地域的磁场N极强度异常增大时，根据左手定则判断，说明软流层中的流体物质在做顺时针旋转，属于下降旋涡，预示着将要有地震发生；当地磁场S极强度异常增大时，说明软流层中的流体物质在做逆时针旋转，属于上升旋涡，预示着将要有火山爆发。南半球的情况与北半球正好相反。由于动物对地磁场的变化非常敏感，所以在地震和火山爆发前，动物都本能地逃离了灾害发生区。因此，通过监测地磁场的变化情况或观察动物的异常行为，可以准确地预报地震和火山爆发。
参考文献：
附录：☞ 致陈一文先生的一封信 (2007.3.11)
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徐万民 （xwm641129@sina.com） 上传2007.02
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