|
|
潮汐-均衡模式的球面跷跷板模型——大洋地壳跷跷板运动激发地震火山活动
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
广告招租，e-mail:yesize@hotmail.com 本文建立了潮汐-均衡模式的球面模型的计算公式，计算表明，对于圆心角大于90度的海洋地壳板块，潮汐变化产生的地壳均衡运动累加力矩数值巨大，等效应力为10亿牛顿，足以形成板块相对运动，产生地震活动和火山喷发。2004年９月１日晚８时零２分，位于日本群马县和长野县交界处的浅间山火山发生中等规模的爆发，有迹象表明东京以西地区可能会发生大地震。这表明，厄尔尼诺前后的东西太平洋海面反向升降已产生明显的大洋地壳跷跷板运动。这是2004年5-8月强潮汐作用的结果。地壳运动相对海洋和大气有滞后作用。 1． 潮汐-均衡模式的球面模型 强潮汐(简记为强或Q)的标准是，月亮近地潮和日月大潮两者同时出现。若两者与日月食同时出现则为较强潮汐，三者或前两者同时在春分点、秋分点和近日点附近（前后不超过15天）出现为最强或较强潮汐。三者的时间最大差不超过3天[1，2]。 通过2000年强潮汐天文条件与日本Miyake岛地震火山活动对比, 我们发现在月平均尺度上, 强潮汐天文条件与地震火山活动有很好的对应关系. 其原因在于当月内的潮汐最大值和最小值差距大, 最大的潮汐差引起地壳强烈震动, 强烈震动贯穿最大潮差的始终. 由文献[2]的表1可以看到, 最强潮汐在7月2日和30日, 但在文献[3]图4中这两天只是两个地震高峰的起始点, 月球远地点的潮汐最小值却对应地震最高峰. 这是特殊天象组合期本身意义不大的原因, 也是最大潮汐差起作用的证据. 最新计算结果表明, 潮汐使巨量地球流体相对固体作差异旋转运动[2]. 为了计算方便, 杨学祥等人将海面升降形成的大洋地壳跷跷板运动简化为平面模型. 得增减海水在东西太平洋地壳产生的力矩分别为 M = (δagHLL)/3 （1） 这相当于在宽1cm长2L高为洋壳厚度的跷跷板两端分别施加的反向力为 p = M/L = δagHL/3 （2） 将H = 60cm,a = 1cm，L = 10000km代入公式得p = 2亿牛顿. 其中, 2L为东西太平洋地壳长度; 2H为东西太平洋海面高差; x为横坐标变量. 取一段宽a cm长2L的东西向太平洋地壳,δ为海水的密度,g为重力加速度. p表示增高的海水对洋壳的压力;M表示增高的海水产生的力矩,取海水的密度为1. 因此, 非均匀的异常海面分布足以使东太平洋海隆张裂和闭合, 或使西太平洋海沟下沉和岛弧抬升.强潮汐对火山、地震和厄尔尼诺事件的激发作用已引起人们的关注[4]。 实际上，潮汐变化是在地球表面形成的椭球面起伏变化，平面模型仅仅是一级近似。相差90度圆心角的海洋表面由高潮（或低潮）到低超（或高潮）的变化，正好 形成此起彼伏的跷跷板式运动，由此形成的海水压力增减，使洋壳产生跷跷板运动。为了更精确地计算球面潮汐引起的地壳跷跷板运动，我们在本文建立潮汐-均衡模式球面模型的计算公式。 在球面上截取一圆截面，半径为R，圆心角φ所对应的弦长为L，设海平面增高数量h为φ的线性函数，即 h = kφ （3） 以0点为支点，力臂为L，增加的海水压力微元产生的力矩微元在圆心角φ的闭区间[0，b]上积分，得力矩为 M = 2akgδRR(bb/2 – bsinb+ 1 – cosb) （4） 最大等效压力为 P = M/L = akgδR(bb/2 – bsinb+ 1 – cosb)/sin(b/2) （5） 将k = 60,a = 1cm，R = 6371km,b = π/3，L = 6371km代入公式得P = 10亿牛顿.这个结果比平面模型的计算结果更准确。对于同样的力臂L= 6371km,平面公式的计算结果是P = 1.2亿牛顿。可见，两种结果有相同的数量级。 2． 潮汐变化的波动周期与厄尔尼诺预测 美国国家气象局和澳大利亚气象局正在对厄尔尼诺抬头的可能性发出警告，厄尔尼诺出现时，太平洋盆地的海水表面温度将持续高于正常水平，并导致全球气候变化。在亚洲东南部，强烈的厄尔尼诺现象可能引发气候干旱，给该地区举足轻重的农业生产造成严重危害。两年前厄尔尼诺在东南亚经过时，赤道附近的国家躲过了一场浩劫，但澳大利亚遭受了严重损害。今年，厄尔尼诺的到来并不确定。美国国家海洋及大气管理局称，目前来看，厄尔尼诺到来的可能性为50%左右。但澳大利亚气象局通过跟踪气压来预测海水温度的指数近几个月一直保持负值，这是厄尔尼诺生成的典型征兆[5]。 美气象预报中心称新一轮厄尔尼诺现象将开始，可能性为50%。根据海温准两年波动和日食-厄尔尼诺系数[6-8]，我们在去年就预测到了这次厄尔尼诺事件，它可能发生在2004年或2006年的海温暖年时期[9-14]。这个预测目前已得到部分证实。 2004年发生厄尔尼诺有三大条件： 首先，2004年10月14日日食发生后，日食-厄尔尼诺系数将达到8.5。根据日食诱发厄尔尼诺现象的热-动力机制[6]，弱厄尔尼诺最终形成于2004年10月14日日食之后。 其次，2004年是太平洋海表温度准两年波动周期中的温暖期[10]，与厄尔尼诺发生年相对应[9-14]。 第三，2004年5-7月是强潮汐时期，相继发生了3次7级以上强震和多次火山喷发，使中太平洋海温增加。2004年11-12月又是强潮汐时期，可激发厄尔尼诺发生[7，14]。 综合分析表明，2004年10月14日日食发生后，日食-厄尔尼诺系数将达到8.5，这是一个较低的数值，一般10以上的数值会发生厄尔尼诺，8-9只能发生弱厄尔尼诺，且有可能隔年发生。根据日食诱发厄尔尼诺现象的热-动力机制，弱厄尔尼诺将形成于2004年10月14日日食之后，持续时间很短，不会超过2005年5月。根据太平洋海温准两年波动周期，2005年5-8月的强潮汐将使赤道太平洋海表温度下降，结束厄尔尼诺事件。 栾巨庆根据日、地、行星的相互作用原理，预测今冬明春将是厄尔尼诺的形成期，2005年5—8月（强潮汐时期）是厄尔尼诺的强盛期，它将影响大气环流变异发生异常旱涝，9月份开始，厄尔尼诺开始减弱[15]。林振山等也预测弱厄尔尼诺发生在2005年[6]。 由于三种预测的理论根据不同，预测结果稍有差异。实践是检验真理的唯一标准。2005年5月将对三种理论进行实践检验。我们期待着2005年5月的最终结果。 2004年5-8月是强潮汐时期，强潮汐的海温均衡效应对厄尔尼诺现象的发生有重要影响。跟踪太平洋上的塔哈提以及达尔文岛的气压月度变化值的南部振荡指数(SOI)从5月份的13跌到了6月份的负14，该指数在7月份平均为负6.4。强潮汐的东西振荡对东西太平洋的表面海水温度起到冷热均衡作用，使西太平洋“暖池”的暖水流向东太平洋[4，7]。 新华社东京９月１日电 日本气象厅１日宣布，当地时间９月１日晚８时零２分，位于日本群马县和长野县交界处的浅间山火山发生中等规模的爆发，有迹象表明东京以西地区可能会发生大地震[16]。这表明，厄尔尼诺前后的东西太平洋海面反向升降已产生明显的大洋地壳跷跷板运动。这是2004年5-8月强潮汐作用的结果。地壳运动相对海洋和大气有滞后作用。 综合检验表明，用地球自转速度减慢、海温两年振荡和日食-厄尔尼诺系数预测厄尔尼诺事件是有效的和准确的，这三个现象之间有本质的联系[6-11]。海温和气候振荡准两年周期是日食与El Nino之间存在12—24个月的位相差的原因。赤道东太平洋表层海水的冷暖由德雷克海峡海冰的多少来决定。2004年日食-厄尔尼诺系数为8.5，只能导致弱厄尔尼诺发生，可能使厄尔尼诺发生在当年或2006年的暖年，2008年日食-厄尔尼诺系数大值12可能使厄尔尼诺发生在当年（暖年）[9-14]，其显著标志是伴随地球自转速度的异常减慢。这个结果给出了检验日食-厄尔尼诺系数有效性的又一次机会。 2004年发生厄尔尼诺事件意义重大，它证明中国科学工作者提出的日食-厄尔尼诺系数和海温准两年振荡是厄尔尼诺事件成因的两个关键因素。地球自转速度减慢、强潮汐和地震火山活动起激发作用。目前，仅有中国科学工作者应用能源动力机制解释厄尔尼诺的发生，绝大部分国外科学家用概率统计模式和模拟模式。日食-厄尔尼诺系数由天文周期确定，海温准两年振荡可提前1-2年确定。中国诺贝尔奖的零突破大有希望。中国科学工作者有责任参与这项具有历史意义的综合检验工作。
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
加入最爱
热门小游戏分类 
