影響地球自轉不穩定性的主要因素

Belangrijkste concepten

地球自轉的不穩定性主要受外部力量力矩的影響，而非大氣相對角動量或地球慣性矩的變化。

Samenvatting

研究論文摘要
書目資訊
Jin Sim, Kwan U Kim, Ryong Jin Jang, & Jun-Sik Sin. (出版日期不詳). On the Main Factor That Causes the Instabilities of the Earth Rotation.
研究目標
本研究旨在探討造成地球自轉不穩定性的主要因素，並量化外部力量力矩、大氣相對角動量變化和地球慣性矩變化對地球自轉的影響。
研究方法
作者基於相對論動力學系統，特別是地球相對論運動定律，推導出地球自轉變化規律。通過將該規律應用於地球自轉，並計算相關物理量的相對變化，分析外部力量力矩、大氣相對角動量變化和地球慣性矩變化對地球自轉的影響程度。
主要發現

地球自轉變化規律表明，地球自轉受到太陽引力的關鍵力矩以及月球和行星產生的擾動力矩的影響。
地球自轉不穩定性（如日長變化、極移、歲差和章動）可以用單一的地球自轉變化規律來解釋。
定量分析表明，大氣相對角動量的變化不足以解釋觀測到的地球自轉不穩定性。
主要結論
地球自轉不穩定性的主要原因是外部力量力矩，特別是太陽引力產生的力矩，而非之前研究中經常忽略的大氣相對角動量變化或地球慣性矩變化。
研究意義
本研究挑戰了地球自轉領域的傳統觀點，並提供了一個新的理論框架來理解地球自轉的複雜現象。
局限性和未來研究方向
本研究基於一些簡化假設，例如忽略了地球內部結構的影響。未來的研究可以進一步探討這些因素的影響，並開發更精確的地球自轉模型。

Statistieken

地球自轉速率的不規則和“峰值”變化可使日長變化高達 0.0034 秒。
自 1820 年以來，最大的變化發生在 1864 年、1878 年、1898 年和 1920 年。
平均極點在地球上的長期運動速度約為每年 10 厘米。
大氣的最大角動量不超過 1.5 × 10^35 g·cm^2/s。
地球的角動量約為 5.8672 × 10^40 g·cm^2/s。

Citaten

“牛頓力學可以對外力的力矩大小給出一個確切的物理解釋，但前者不可能在數量上正確地找到後者，並給出後者的一個數學表達式，因為後者是用反映光速的相對論物理量來正確表達的。”
“事實上，文獻回顧表明，以往的地球自轉理論研究沒有一個超出牛頓動力學系統中形成的方程組的範圍來研究地球自轉。”
“作者在物理方法論的指導下，在包含牛頓力學的相對論動力學系統框架內，根據正確的物理定律對其進行了深入研究，發現了地球真實自轉的規律（地球自轉變化規律）。”

Belangrijkste Inzichten Gedestilleerd Uit

On the Main Factor That Causes the Instabilities of the Earth Rotation

by Jin Sim, Kwa... om arxiv.org 10-07-2024

https://arxiv.org/pdf/2410.03244.pdf

Diepere vragen

除了太陽和月球的引力之外，還有哪些其他因素可能影響地球自轉？

除了太陽和月球的引力之外，還有其他因素會影響地球自轉，主要可分為外部因素和內部因素：
外部因素：

其他行星的引力: 雖然太陽和月球的引力占主導地位，但其他行星，特別是質量較大的木星和土星，也會對地球自轉產生微小的擾動。這些擾動會影響地球自轉軸的進動和章動。
小行星和彗星撞擊: 大型小行星或彗星的撞擊會造成地球自轉速度和自轉軸的突然變化。幸運的是，這種事件發生的概率極低。
太陽輻射壓力: 太陽輻射會對地球表面產生壓力，這種壓力雖然微弱，但長期累積也會對地球自轉產生影響。
內部因素：

地球內部質量分佈的變化: 地球內部物質的運動，例如地幔對流、板塊運動和冰川消融等，會導致地球質量分佈的變化，進而影響地球自轉的慣性矩，造成地球自轉速度和自轉軸的變化。
地核-地幔的角動量交換: 地球自轉的角動量會在地核和地幔之間進行交換，這種交換會影響地球自轉的速度。
潮汐摩擦: 太陽和月球的引力會在地球上產生潮汐，潮汐與地球自轉方向相反，會產生摩擦力，導致地球自轉速度逐漸減慢。

如果地球自轉的不穩定性主要來自外部力量力矩，那麼地球內部結構的變化對地球自轉有何影響？

即使地球自轉的不穩定性主要來自外部力量力矩，地球內部結構的變化仍然會對地球自轉產生影響。

影響外部力量力矩的作用效果: 地球內部結構的變化，例如質量分佈的改變，會影響地球的慣性矩。慣性矩是物體抵抗旋轉運動變化的量度，慣性矩越大，物體越難以改變其旋轉狀態。因此，地球內部結構的變化會影響外部力量力矩對地球自轉的影響程度。
產生新的力矩: 地球內部結構的變化，例如地幔對流和板塊運動，會產生新的內部力量力矩，這些力矩也會影響地球自轉的速度和自轉軸的方向。
總之，地球自轉是一個複雜的系統，受到多種因素的綜合影響。外部力量力矩是造成地球自轉不穩定性的主要因素，但地球內部結構的變化也會對地球自轉產生不可忽視的影響。

地球自轉的變化如何影響地球上的生命演化？

地球自轉的變化對地球上的生命演化產生了多方面的影響：

晝夜交替和生物鐘: 地球自轉產生了晝夜交替，為生物提供了規律的光照和溫度變化。許多生物的生理活動和行為都與晝夜節律同步，形成了生物鐘。地球自轉速度的變化會影響晝夜長短，進而影響生物鐘的調節和生物的生存。
氣候變化和生物多樣性: 地球自轉軸的傾斜和進動會導致地球接收到的太陽輻射量發生變化，進而影響地球的氣候。氣候變化會影響生物的生存環境，導致生物遷徙、適應或滅絕，從而影響地球上的生物多樣性。
海洋環流和營養物質輸送: 地球自轉產生的科里奧利力會影響海洋環流，而海洋環流對全球的氣候和營養物質的輸送起著至關重要的作用。地球自轉的變化會影響海洋環流的模式，進而影響海洋生態系統和漁業資源。
總之，地球自轉的變化對地球上的生命演化產生了深遠的影響。地球自轉的穩定性是地球生命繁榮發展的重要保障。