潮汐形变、地球自转速度变化与地震火山活动的关系
学者杨学祥 发表于 2009-12-22
由于潮汐形变，地球各圈层的转动惯量是不断变化的，由此引起各圈层的差异旋转。地球各圈层潮汐形变的规模不相同，大气圈的起伏约为80m，海洋圈的起伏大约为60cm，固体地球的起伏约为20cm，比例为400：3：1。由三轴椭球体和三轴椭球体壳自转周期T及其增量dT与极半径c及其增量dc的关系式有[1]
dT/T = - dc/c
据此计算，速度增量比也为400：3：1。当日月在赤道，日月大潮在赤道处形成最大潮汐高*潮区，地球的大气圈、水圈和岩石圈的扁率变大，自转变慢，由于速度增量比不同，大气圈最慢，水圈其次，固体地球第三，形成赤道大气和海水相对固体地球向西的差异旋转运动。所以，大气和海洋相对固体地球向西运动，使赤道太平洋暖水由东向西运动，赤道信风加强，有利于拉尼娜事件形成；反之，月亮在南北纬28.6度和太阳在南北回归线时情况正好相反，形成赤道大气和海水相对固体地球向东的差异旋转运动，有利于厄尔尼诺的形成。
计算表明，当太阳的位置由南北回归线移向赤道，此时db = 0,da = 2cm,带入公式得日长增量dT =0.00027s,相当于1/3704s,它是春分和秋分时的地球自转速度小于夏至和冬至时的自转速度的原因。当地球由远日点运动到近日点时，太阳引潮力增加10%，da = 0.5cm，带入公式，得日长增量dT= 0.00007s，相当于1/14286s。这使远日点的地球自转速度大于近日点的自转速度。实际上，春分（3月20-22日）和秋分（9月22-24日）时，太阳在赤道，太阳潮使地球各圈层扁率变大，每年1月25日-4月7日（72天）及7月30日-11月6日（109天）为地球自转减速阶段；夏至（6月21日或22日）和冬至（12月21-23日）时，太阳在南北回归线，太阳潮使地球各圈层扁率变小，每年4月9日-7月28日（110天）及11月18日-1月23日（66天）为地球自转加速阶段。快慢时段的昼夜时间（日长）长短的差别不超过几千分之一秒，但是这种变化可以影响到气象事件，与计算值量级完全相符[1]。
每年发生的季节性厄尔尼诺现象在12月25日圣诞节前后，与12月22日冬至以及1月3日或4日地球轨道近日点对应，与11月18日-1月23日（66天）的地球自转加速阶段对应，验证了潮汐形变导致的地球自转加速有利于季节性厄尔尼诺现象形成的结论，是季节性西太平洋暖水东移和赤道东风减弱西风加强的原因。
当月亮在南（北）纬28.6度（月亮赤纬角最大值）时，**区在12小时后从南（北）纬28.6度向北（南）纬28.6度震荡一次[2]，大气和海洋的快速南北运动将产生巨大的能量交换并搅动深海冷水上翻到海洋表面降低气温。这是以18.6年为周期的潮汐南北震荡作用比**周期的潮汐东西震荡作用更显著的原因。太阳在南北回归线时也会产生潮汐南北震荡运动。
计算表明，月亮在赤道时产生的半日潮使气圈和水圈分别有54181864 和43275立方公里的体积绕固体地球向西运动；太阳潮使地球在春分和秋分扁率变为最大，形成赤道大潮，两极高纬地区分别有13211996 和10502立方公里体积的大气和海水通过临界纬度（35度）流向赤道。潮汐形变导致巨量大气和海水相对固体地球作差异旋转运动[1，3]。由于地球自转，太阳潮在南北回归线和月亮潮在最大赤纬角时引发的潮汐南北震荡也有同样数量级的流体运动[4]。
2009年12月22日为冬至，太阳直射南回归线，地球扁率变小，自转变快，大气、海洋、岩石圈以不同的速度向东加速转动，其中大气最快，海洋第二，有利于厄尔尼诺事件的形成。16日和30日月亮赤纬角的最大值增强这一运动，23日月亮赤纬角的最小值减弱这一运动。1月5日的地球近日点增强太阳潮的强度10%。
2009年12月16日的强潮汐对马荣火山的喷发起到激发作用，其中包括日月大潮和月亮赤纬角最大值。20日为月亮远地潮，25日为日月小潮，23日为月亮赤纬角最小值，相反的条件对火山的作用值得关注。地球在潮汐作用下不断发生潮汐形变，扁率变大，容积变小；扁率变小，容积变大，局部地区的潮汐伸缩，也会激发火山活动，和人的呼吸一样。地球的呼吸作用是地震火山活动的一种真实力源和能源。每年的潮汐能量为10的19次方焦耳，地震火山能量为10的17次方焦耳，大两个数量级，潮汐能量足以支持地震火山活动。潮汐摩擦将潮汐形变动能变为热能积累在圈层和板块边界，构成火山活动的岩浆来源和地震活动的热胀（地震的”红肿说”）能源，当能量累计到一定极限，潮汐形变就可激发地震和火山活动。
在6月22-23日的夏至附近，也会发生类似的情况，不过此时离7月5日的地球远日点不远，太阳潮的强度相对变弱10%。2008年5月12日四川汶川8级地震就发生在月亮上弦位相，潮汐强度最小。
菲律宾马荣火山21日喷出大量熔岩以释放热量，并发出巨大的轰鸣声。菲律宾政府火山学家昨天(20日)将马荣火山爆发的警戒级别由3级提高到4级，这意味着马荣火山将于数日内大爆发。
中国江苏网报道：19日至21日，在短短三天的时间内，我国境内媒体报道的地震有6次之多：台*湾花莲10时12分发生4.9级地震，河南焦作新乡交界发生3.6级地震，吉林内蒙古交界发生4.7级地震，青海德令哈市发生5.0级地震......
菲律宾马荣火山活动和中国境内的地震活动表明地应力积累已达到高*潮，应密切关注潮汐对地震火山活动的激发作用。太阳在南北回归线的摆动、潮汐强度的变化和月亮赤纬角变化都有激发作用，我们要认真观察和检验。
菲律宾马荣火山喷发敲响了自然灾害的警钟！
-------------------------------------------------------------------------------------------------------
相关新闻
菲马荣火山发出巨响 官员称大爆发或随时到来
2009-12-21 18:38 来源：中国新闻网
菲律宾马荣火山21日喷出大量熔岩以释放热量，并发出巨大的轰鸣声。菲律宾政府火山学家昨天(20日)将马荣火山爆发的警戒级别由3级提高到4级，这意味着马荣火山将于数日内大爆发。
中新网12月21日电菲律宾马荣火山21日喷出大量熔岩以释放热量，并发出巨大的轰鸣声。当地官员警告称，马荣火山大爆发可能随时就会到来。
据美联社报道，据菲首都马尼拉东南部340公里阿尔贝省的行政长官萨尔斯达(Joey Salceda)说，政府已经撤出了山脚下数万名村民，但是要让他们离开他们的家园与庄稼，还是遇到不少困难。
他说，有的居民已经被强制撤离3次了，政府一直在与部分人玩猫捉老鼠的游戏。
菲律宾政府火山学家昨天(20日)将马荣火山爆发的警戒级别由3级提高到4级，这意味着马荣火山将于数日内大爆发。
菲律宾火山监测小组负责人萨比特(July Sabit)表示：“我们今天下午将警戒级别提高到4级，是因为马荣火山的内部活动突然加速。”
http://news.xinmin.cn/world/gjkb/2009/12/21/3120273.html
中国3天6次地震 专家松口气：大地震可能更小
2009/12/21 18:55:03 来源：中国江苏网 作者：龚力
中国江苏网报道：19日至21日，在短短三天的时间内，我国境内媒体报道的地震有6次之多。有人甚至将其与《2012》相联系，中国地震局地质研究所许建东研究员表示，处在不同地震带上的中小地震频发是正常的能量释放，一定程度上降低了大地震爆发的可能性，“是好事，不必恐慌”。
三天六次地震并不稀奇
许建东解释说，地球作为一个活动的物体，每年需要通过地震，火山等方式把这些能量释放出来。虽然近两天地震频率看起来高了一些，但是如果把时间和空间尺度放广一些，目前地震的平均频度和强度还是在正常的范围内。以我国来说，在新疆天山，西南的川滇地区，台*湾等能量聚集区，两天六次地震并不稀奇，但这些地震多数发生在山区、海底等无人区，只有地质专业人员才会记录和关注，近两天的地震如此受关注，主要是因为发生在人员居住密集、经济也比较发达的地区。
能量释放让专家松口气
地球的能量释放基本上是稳定的，如果在一段时间内没有地震发生，地震研究人员会“慌”，许建东称“因为这样有可能是在酝酿大震”。在统计上，全球和各国都有一定的标准，在一段时间内需要释放一定的能量。一旦这些能量通过火山、地震等方式完全释放出来，研究人员会像“完成任务”一样松一口气。因此这样分散地以不太激烈的方式释放能量，其实是降低了发生超大地震的可能性。
许建东也指出，如果在同一个地震带上或者在一个特定地区，小震活动突然增强，一天有几十次，专业上叫“震群活动”。这样的“震群活动”有可能是大地震发生的前兆。近两天发生的6次地震地点分散在各地，更说明是地球正常的能量释放过程，因此完全没必要恐慌。(龚力)
台*湾花莲10时12分发生4.9级地震
河南焦作新乡交界发生3.6级地震
吉林内蒙古交界发生4.7级地震
青海德令哈市发生5.0级地震
编辑:丁红波
http://www.oeeee.com/a/20091221/820392.html
本文引用地址：http://www.sciencenet.cn/blog/user_content.aspx?id=280461
相关文章
2009年12月潮汐预警
冰雪低温和特大地震等自然灾害的数字特征 
