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共旋引力波理论初探(第六章 引力波与月球运动理论2)

伍岳明 (wuyueming001@hotmail.com) 上传2007.09 访问272

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第二节 “共旋”理论解释白道、黄道交点的西退

伍岳明 曹明富合著 谨以此书献给2005——世界物理年!

在月 球的轨道运动中,扩展至天球上循白道运动,从黄道以南到黄道以北所经过的交点,称为升交点,另一个为降交点。 月球轨道平面空间位置的不断变化,还有一个表现是两个交点在黄道上不断的西退,每 18.61年退行一周,相当于平均每年西退

月球在天球上循白道运动,其实是地月系在白道面内作轨道运动。地球又在黄道面上公转,黄道与赤道也有两个交点,即春分点和秋分点。春分点在黄道上也不断的西退,这一西移的平均速度是 年,叫做二分点岁差。该现象反映了地球的地轴在 摆动。

根据测定地轴 摆动呈现出周期性变化,其周期有430-440天的人们称之为钱德勒摆动周期,还有 18.6年的章动周期。白道、黄道交点的西退、 春分点西移,其形成机理都源于此。 地轴的周期性摆动的驱动力在那里?摆动周期机理何在?教科书上说:地 极迁移的钱德勒周期,是在无外力情况下存在的惯性摆动 ,但是由于地幔的粘滞性而使其摆动衰减,是在外力的激发下得以维持。但是教科书上没有回答该外力是一个什么力?地轴的 18.6年章动周期,也就是 月球的轨道运动中白道、黄道交点的西退(与以 春分点西退为标志的岁差现象类似)形成的物理机制究竟是什么?这是天体物理需要回答的问题。

“共旋”理论认为拓宽视野,不能只局限于地月系,应从整个太阳系考虑,应与太阳活动、太阳黑子周、太阳风、地球的地极迁移, 钱德勒章动等联系起来。“共旋”理论认为地轴的周期性摆动的驱动力的主力是太阳风的磁力驱动。现分析如下:

1. 带负电的 地球液核转动形成了地球磁场。

“共旋”理论认为:电与磁是互相联系,互为依存不可分割的物质存在表现形式,有电必有磁,有磁必有电。行星上有磁场,则必有电场。电场和磁场是能量的表现形式,因此,人类探索地磁场起源时也必须应用电磁理论分析、探讨地球磁场与电场的关系。

笔者提出的“共旋起电”磁场起源假说能定性、定量计算地球磁场(见《 “共旋起电”能源理论初探》书稿,限于篇幅,不详述 )。地球表面存在着电场,晴天地面的平均电场强度为130伏/米,专家认为地球有一个电场的再生机制,否则,在 5分钟内地球电场会泄漏以尽。那么地球的电场是如何产生的呢? 笔者认为是“共旋起电”所产生。经计算认为:地核面应有: 库仑的电量。是地球金属内核 ,因共旋(左转)起电,而在地核面的不同卦面产生不同电荷、形成不同电位;从而产生涡电流,使外核熔融成为液态。这是地球热能之源、电能之源、也是磁能之源。由于地核电位很高而且不同卦面电位不同,在产生涡电流的同时,也向空间泄漏,使地球保持一个带负电的准静电球体。地球的晴天大气电场的变化,经测定晴天电场的变化与地方时无关,即全球大气电场的变化是同步地发生,一天之内,大约在格林威治时间 18:00左右出现极大值,在4: 00左右出现极小值。其原因就来源于此。由于液核表层的涡流会产生地球的非偶磁场。全球有若干个洲际规模的非偶极磁场中心场,其极性有正有负。根据测定,非偶极场中心的垂直强度最高可达 0。18奥,相当于地磁场平均强度的30-35%。这些事实反映地核表层涡流的左旋或右旋,及涡流的旋转速度和旋转涡流电荷量的大小。

带负电的液态外核旋转运动产生了地球的偶极磁场。根据电磁学中的毕奥萨伐尔定律,可得:地球磁北极的磁场强度为:

=0.6G (高斯),与实测相符。

2 .地球液核的 惯性摆动的主要驱动力是太阳风。

地球偶极磁场的磁轴与地轴斜交一个角度 ,说明产生磁场的地球液核转轴与地轴交角为。笔者认为原因主要有二条:一是地球液态的外核和内核一起,“建立在质点自转与公转速度的有向叠加决定其公转惯性力的基础上” ,是该惯性力使液核转动平面向黄道面扳动。二是受太阳风驱动, 太阳风和太阳电磁辐射既然能使彗星产生背光的彗尾,当然会使地球磁场受到挤压。 当地球在星际空间运动过程中,太阳风作用于地球偶极磁场,会产生一个力矩,迫使地球液核转轴趋向黄道面的法向。在上述二个原因作用下,使磁轴与地理轴之间产生 11。5°的偏角。使地球液态的外核相对于固态的内核和地幔等圈层之间存在着互相耦合,又有差异的运动。由于地球的自转与公转运动都较稳定,因此 地球液核惯性摆动 的主因应是太阳风。

由于是带电液核运动产生磁场,因此地球磁轴不可能是条直线,磁南北极各在 67S,143E和75N, 101W处,与地理南北极相距约2600和1600公里。地球液核每天的自转过程中,受太阳风的磁压力影响,使液核表面的流体运动变得错综复杂。

太阳风驱动 地球液核的惯性摆动 。占地球质量31.5%的地球液核的摆动肯定要改变地球的转动惯量,随地球转动惯量有规律的改变,从而使地极发生迁移。实测表明 ,地球北极作逆时针向的旋转运动,其范围约24m ×24 m(绕一个平均位置),其周期由两种主要周期合成 :一种约1.2年,即钱德勒周期;另一种为 1年。产生机理是:因为绕太阳公转的轨道是一个椭圆,近日点在冬至附近,远日点在夏至附近。由于黄赤交角为 23.5度,所以地球在近日点时,受太阳风的磁压力影响大,使地球磁轴背光偏移,故给人以“地球内核向南半球偏移” 的感觉。在远日点,情况来个相反的变化,内核又向北半球偏移。所以内核有一个半年向南半球偏移、半年向北半球偏移的周期运动。这就是地球 地极迁移的 1年周期形成机理。

地球 地极迁移 钱德勒周期为 14个月,其原因肯定与太阳活动有关,而行星的运动调制太阳活动周期。因此要研究行星运动与太阳活动的关系。

3 .行星潮汐力调控太阳黑子周

1970年中国科学院的陈协珍和董士仑等人根据观测资料相继提出:《检验行星潮汐对太阳耀斑的影响》、《行星摄动力对太阳活动的调制》 的论点。 20世纪80年代,我国的杨志根等人对太阳大耀斑与行星起潮力关系的研究得到有意义的结果。笔者也认为是行星的潮汐力,不仅能触发太阳耀斑,而且是木星、地球、金星和水星的潮汐力调制着太阳黑子活动的周期性,使黑子的纬度分布遵从“蝴蝶图”的变化规律。

笔者在本书的《引力波与潮汐力》一节中提出了:潮汐力、引潮力和起潮力三个不同的概念,认为地球上的潮汐力是日、月对地球面上质点的引潮力和该质点绕地、月的共同质心轴旋转产生的起潮力的迭加。认为起潮力由离心力所引起,而引潮力是日月引力波到达地表时对地表质点的引力梯度,其单位为: 。太阳与各行星的公共质心是在太阳中,因此各行星对太阳上日幔对流层中的等离子体质点不但有引潮力,且有起潮力。利用引潮力公式: ,计算水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王、海王星等行星对太阳日幔对流层中的等离子体的引潮力之比为:

=56.9∶ 128.8∶59.8∶1.8∶ 134.9∶6.6∶0.1∶ 0.03;

太阳系各行星对太阳日幔对流层的引潮力最大的为木星和金星,其次是地球与水星。(见表 6.1)。太阳系各行星对太阳日幔对流层的起潮力是由离心力引起,由于太阳的质量很大,太阳与各行星的公共质心都在太阳中,将各行星对太阳对流层质点的引潮力及起潮力进行计算得出太阳表面上质点的潮汐力计算表。(详见《 “共旋起电”能源理论初探》书稿)

表 6.1 太阳表面上质点的潮汐力计算表 (单位为:

从表中可知:水星、金星、地球和木星对太阳对流层质点的引潮力为最大,而且都在同一数量级,其中最大的是木星和金星。当木星和金星会合时 ,它们对太阳对流层质点的潮汐力最大,是它们调控着太阳黑子周。

笔者用计算机 MATLAB软件,做出的时间跨越25000天即 68。5年中, 行星运动调控太阳黑子周的动态模拟图(见图6.2), 木星、金星绕太阳公转周期为 11.85652年和224。695天,用 表示。 为二星会合周期,其计算公式为: ;将数据代入,得到木星、金星的会合周期为: 日。在动态图中(尤其是在开始阶段)明显显示每隔 237天,木星、金星和太阳处在一条直线上。因此说每隔237天有一个小 太阳黑子周

图6.2 形成地极迁移钱德勒周期和太阳黑子周期机理示意图

木星绕太阳公转周期为11.86年,它到太阳的最远距离 8.16×m,到太阳的最近距离为7.4× m,轨道对黄道的倾角为 1.3°。木星近日点和远日点对太阳引潮力之比为: 。因而木星绕太阳公转一周中在近日点引潮力最大。此时应是太阳活动较激烈的时期。而木星绕太阳公转一周中肯定会有一次四星会合。在太阳活动较激烈的时期碰上四星会合,即在 4331天中,每隔237天有一个小 太阳黑子周,木星绕太阳公转一周中 ,在木星近日点附近的四星会合的周期为:(年)。 就是说太阳每隔11.2年 太阳活动就会有最激烈一次。太阳黑子周形成机理就源于此。 图6.2显示从1947年到 2015年的68年时间里,出现7次太阳黑子峰年的大概年份,预计下一次的太阳黑子峰年的大约年份为 2014年。

4 .地极迁移钱德勒周期的物理解释

木星、金星、地球和太阳处在一条直线上的会合周期计算公式为: ;式中日为地球绕太阳公转一周的时间。代入计算得四星会合周期得: 日。在这四星会合的675天中,每隔 237天有一个小太阳黑子周, 地球液核的惯性摆动驱动力来之太阳风,也就是说当地球处在近日点附近的一次与 小太阳黑子周相遇时,此时的太阳活动比较激烈,太阳风也较猛,地球液核的摆动幅度就会大一些,由于地球转动惯量的改变,地球的地极就会每隔 : 日点头一次。地极迁移钱德勒周期的物理主因就源于此。

图 6.2为在行星运行的68.5年时间里,木星、金星、地球和太阳形成地极迁移钱德勒周期和太阳黑子周期机理示意图,该图还显示每隔 438天,地球轨道上某处,出现一个“+”符号,表示地极迁移旋转一周,地球轨道上有 5个整齐的“+”符号,每隔就有 1个,随地球的轨道运动,每地极迁移旋转一周就覆 盖上一个“+”符号。68.5年时间里,图中显示的“ +”符号,并未移位和加粗,表示理论计算中的地极迁移旋转周期是稳定的。因此说每隔438天应有一个地极迁移钱德勒周期 。

5. 春分点西移机理源于 地轴的周期性摆动

实际的地极迁移钱德勒周期和地极晃动路径是不规则、有数据偏差的。因为还未考虑到其它行星的运动,如土星、天王星、海王星甚至彗星的轨道运动。土星的质量仅次于木星,土星的轨道半长径有 9.581 AU,而偏心率比木星的还大,达到0.055138。轨道倾角也是外行星中最大的(除冥王星)。因此土星的作用不能小视。它对 春分点西移起着重要的作用。原因之一是土星近日点时对 太阳对流层质点的潮汐力作用,加剧太阳风的猛烈程度,原因之二是土星近地点时,对地球的摄动 ,由于土星轨道倾角大,对地轴的作用也大,也就加大地轴的摆动幅度。

笔者用计算机 MATLAB软件,作时间跨越18263天即 50年中,土星、木星等行星运动调控地轴摆动周期的动态模拟图 (见图6.3), 木星、土星绕太阳公转周期为 11.85652年和29.42352年,用 表示。 为二星会合周期,其计算公式为: ;将数据代入,得到木星、土星的会合周期为: 日。当木星、土星均运行到近日点附近时,此时若地球运行到近日点,又遇到地球地极迁移钱德勒周期摆动最大时,也就是木星、土星的近日点会合使在太阳活动较激烈的时期,碰上最大的地极迁移钱德勒周期摆动,即会发生地轴的最大摆动,其周期为: (年)。这 就是地轴摆动的18.64年周期 。春分点西移 形成机理就源于此。图 6.3中,设1900年为地球、木星、土星同时、同经开始运行,从 1900年到1950年的50年时间里,发生了 3次地轴的最大摆动,周期为18.64 年。

该图显示地球轨道上 5个整齐的“+”符号,每隔就有 1个,这表示地极迁移钱德勒周期。木星轨道上的5个“ +”符号,表示从1900年到1950年的 50年时间里,发生5次(包括刚开始的一次)的 太阳黑子周期。

地轴的周期性摆动,其实是地月系的整体轨道运动。肯定要反映在月球在天球上循白道的运动。一方面地球在黄道面上公转,反映了春分点、秋分点在黄道上的不断西移,另一方面反映了地球的天然卫星 --月球,在白道上的运行时,白道、黄道交点的不断西退。它们既相互影响,又使地球和月球运动更稳定,更具有复杂性。

图6.3 星球运动形成白道、黄道交点的西退 机理示意图

由上可见 ,我们的祖先称谓“金、木、水、火、土”五行对应的五个星球的作用有多大!五个行星的轨道运动调控太阳风,而 地极迁移源于地球液核的惯性摆动,所以行星的轨道运动促成了 438天的钱德勒极移 周期。又因有土星的大偏心率、大轨道倾角的轨道运动。 土星近日点时对太阳对流层质点的潮汐力作用加剧太阳风的猛烈程度;同时 土星近地点时对地球地轴的 摄动, 加大地轴的摆动幅度。我们祖先称谓镇星的土星对白道、黄道交点的西退( 春分点西移)起着重要的作用。

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