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地球物理知识之三-地球自转

作者:地理人来源:未知 时间:2021-07-08 阅读: 字体: 在线投稿

  地球年龄是46亿年。它是怎样度过这漫长的岁月呢?它没有睡大觉。这里,仅介绍它“生活”的一个侧面——自转。

  自转,不仅是地球,而且几乎是所有星体的固有属性。人类对地球自转的认识是有一个过程的。古人曰:“地体虽静而终日旋转,如人坐舟中而不沉。”(《尚书纬·考灵曜(yao)》)这是根据对天象的观察和相对性原理做出的判断。19九世纪,法国科学家傅科发明了一个长达67米的专用摆,通过观测证实,地球向东旋转,从而做出地球自转的科学结论。地球自转一周大约是86400平太阳秒;自转轴的取向,大约是北极星的方向。那么,从古至今,以及从今往后,地球是否一直这样转呢?

  首先说说转动速度的变化。地球自转一周的时间,科学上叫“日长”。据古日蚀资料和古生物化石资料得知,遥远过去的日长比现在的短。如2~3亿年前的日长仅78840秒。即,地球自转逐年变慢,其日长平均每百年增加2.8毫秒。人生不过百年,从人降临尘世到寿终正寝,日长仅仅增加一秒的千分之二三,如何察觉呢?依靠高精度的时间服务系统(如铯原子钟等)和高精度的测距仪器(激光测距——超长干涉仪等),已经可以对地球转速的微小变化进行测定。例如,北京天文台测量室,就不断发表这方面数据。如:1983年1月的地球转速测定为:7.292114910×10-5弧度/秒,其相对变化为324×10-10。

  再说说转轴方向的变化。先打个比方,儿童喜欢“抽陀螺”。陀螺是一个快速旋转的锥体。当陀螺转速变慢,且转轴有倾斜时,会在重力矩作用下,在地上绕大圈,转轴也在转动,转了几圈后,才慢腾腾地停下来。这在物理学上叫进动,即其转动轴在空间不停地改变方向。这种现象在天文学上叫岁差。由于地球自转所发生的进动,类似于陀螺,故本讲题目为“空中陀螺”。

  地球自转轴方向的变化中还有一个重要现象,叫晃动。在物理学上属于一种自由运动,即在没有外力作用下,因为质量分布改变而引起的运动状态的改变。这种晃动可以通过精确的纬度测量计算出来。晃动,体现为地极运动。最著名的晃动,是14个月周期的钱德勒晃动。实际上,地极位置无时无刻不在改变。如,北京天文台测量给出1983年1月5日的地极位置为:x=213″,y=283″。地极位置的年变化相当于地面几十米距离。此距离与地球相比,当然很小。但这些微乎其微的变化是发生在质量为5.98×1021吨、年龄达46亿年的地球上!山不厌尘,故成其大;海不厌细,故成其深。自转的微小变化,化作一种十分可观的地球动力源,被引入地球科学的许多领域:自转与地震活动关系,自转与地壳构造运动关系,自转与磁场变化关系……不过,地球自转与这些现象的具体关系还不十分明朗,有待人们去探索。有道是:坐地日行八万里,无酒也醉醉陀螺。纵使日长增毫秒,岁月无痕叹蹉陀。


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