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地球生命体的自我救赎: 热度 6 dongping2009 2013-11-24 10:11; 地球生命体的自我救赎【漫谈地球物理20131124】魏东平我在“ 犹抱琵琶半遮面 ”一文的最后，向读者提出了一个问题：由于存在这样的月地与日地万有引力，及由其导致的潮汐摩擦作用，是否终会有一天，我们生活在地球上的人们，一天的时间会漫长到大约等于一个月的程度？或者达到一种更加极致的情况，我们的地球会一直以同一面面向太阳，而以另外一面一直背向太阳？陈学雷教授给出了关于月亮与地球“ 自转、潮汐和共振 ”方面很好的科普，解释了为什么我们看不到月亮背面的主要原因，便是来源于地球引潮力的作用，由于构成月亮介质的非弹性，因而产生所谓的潮汐锁定。该文同时给出了一个估计，由于月球潮汐力的锁定作用，地球的自转速度也会越来越慢，在大约100亿年之后，地球与月球便会达到“孪生自转”，也就是月地面对面自转的状态。事实上，涉及到日地月三方的相互作用，即天体物理学中的三体问题，其实是没有解析解的，绝大多数情况下，我们都是用微扰（摄动）的办法，得到其很短一段时间范围内的数值近似解；但时间尺度足够长之后，如果想知道该三体问题哪怕是数值近似解的情况，也一样是不可能的。但通过日地月两两之间相互作用，推测在长时间尺度后它们之间的关系，最起码提供了一种可能性，帮助我们了解若干百万年之后，我们的地球以及伴随旋转的月球的状态，还是很有趣味的一件事情。图一显示了最近若干年来，地球自转速度逐渐变慢的情况，大约为50毫秒每2000年的程度，如果假定地球一直维持这样自转变慢的速度，那么可以推断，大约会在25亿年之后，月地（仅仅考虑月地两体问题的话）之间最终会达到一种新的平衡：其“孪生自转”的周期，大约会是现在日长的48倍，与此同时，月亮会从现在大约60个地球半径的公转轨道，以每年约3.7厘米的速度逐渐远离地球，到达约88个地球半径尺度的新的公转平衡轨道。最终形成类似于现在的冥王星与其Charon卫星的“孪生自转”状态。但很显然，由于太阳的存在，上述的月地孪生自转的状态，无论其时间规模，还是最终状态本身，都会受到强烈的调制作用，并且有可能到达一个我们现在无从判断的、完全不同的新的状态。例如，一个非常明显的事实是：如果地球的自转速度越来越慢的话，那么，由于太阳对于地球的万有引力作用，我们现在看到的地球自转轴与黄道平面的夹角，将不再可能维持在现在的大约66.5度的状态（图二，同时参考“ 地球的进动与章动 ”一文），这个夹角会变得越来越小，最终，我们赖以生存的地球，其自转轴会近似平躺在地球公转的轨道面，也就是黄道平面上。我们进一步推测，如果这样的情况出现，那么，地球表面的生态一定会出现截然不同的样子，因为在地球绕太阳公转一圈的周期内，地球的南北两个半球，会各有四分之一的时间直面太阳，饱受阳光荼毒之苦，而在另外四分之一的时间内，因完全背对太阳而终日不见阳光，或者说陷于漫漫长夜之中。到了那时候，生活在地球上的这些生命体，包括我们人类本身，如果那时候人类仍然存在的话，又该如何进行自我救赎？; 个人分类: 地球物理|5442 次阅读|17 个评论

犹抱琵琶半遮面【漫谈地球物理20130922】: 热度 16 dongping2009 2013-9-22 06:05; 犹抱琵琶半遮面【漫谈地球物理20130922】魏东平科学网上的众位英雄，例如曹大侠与孟夫子，还有陆大夫，在这刚刚过去的癸巳年中秋，在地球表面的不同地方，不约而同地大秀特秀其眼中的中秋月亮来。可以看到，各路豪杰给出的这些月亮的照片，容貌上几乎都是大差不差，相似度远远大于不同点的，于是陆大夫在另一篇后续的博文中据此特别推测，孟津老师这一年的中秋之夜，应当是在中国的什么个地方度过的。不过，仅仅根据孟津老师所拍得到的相似月亮照片，我们并不能够证明，他这一年的中秋一定是住在中国的，甚至这两者连一丝丝的相关性都没有。事实是：我们在中秋前后，于全球的任何地方所拍的月球照片，都应该是几乎一样的，如果大家都选择在同一的当地时间拍摄的话。尽管由于地球自转的存在，各地“月起月落”的时间相差最大至12小时，而会存在有月相盈亏上的细微差别；或者因为各人所处的地理纬度不同，或者因为他们虽处同一地方，但于某一夜晚的不同时间段拍摄，所得到的高精度分辨率的月球照片，在边缘部分也会有稍许的不同。那么为什么会这样呢？答案很简单：月亮也会自转，只不过月亮的自传速率与月亮绕地球的公转速率一致，从而导致月亮长久以来，一直以同样的一面示人。这也是为什么古今中外，例如古代外国的柏拉图与中国的李白，或者我们现今的各色人等，看到的都是同一个静止不动且“犹抱琵琶半遮面”的月球面之缘故。进一步我们可以追问：为什么月亮的自传速率与月亮绕地球的公转速率一致？答案其实也一样很简单，这是由于地球与月亮之间，存在所谓潮汐力长期相互作用的结果。生活在海边上的人们，会对海洋潮汐具有非常直观的感觉；但其实，不但是海洋，即使是地球表面的陆地部分，一样受到所谓的固体潮汐力作用。地球潮汐包括固体潮汐的来源，主要是由于月亮与太阳对于地球的万有引力，以及由于地心分别绕月地或日地系统的质心旋转，来描述的地球平动在地球内部产生的惯性离心力之共同作用的结果。我在“ 情人间的大年初一 ”一文中，比较简单地介绍了地球潮汐如何影响到我们中国人制定的阴历历法，以及由其衍生出来的春节。依据作用力与反作用力的原理，月地之间的潮汐作用力是相互的，月球对地球施加潮汐力的作用，反过来地球对月球也施加同样的潮汐作用力。与地球一样，固体月球也受到地球、太阳及太阳系其它行星的万有引力作用，因而同样存在潮起潮落的现象，而其中来自于地球的引潮力，是导致月球潮汐的主要因素。不管地球或者月球的原始自转速度如何，由于潮起潮落等的摩擦机制影响，它们的自转速度都会缓缓地越来越慢。一种观点认为，基于这样的潮汐减速机制，即使是在最初形成的时期，月球的自转很快，它也最终会减慢到现在公转与自转周期相同的情况，并且这样的情况已经持续了很长一段的历史时期，最起码比我们人类文明的存在时间要长许多许多。最后，剩下来的一个问题便是：由于存在这样的月地与日地万有引力，及由其导致的潮汐摩擦作用，是否终会有一天，我们生活在地球上的人们，一天的时间会漫长到大约等于一个月的程度？或者达到一种更加极致的情况，我们的地球会一直以同一面面向太阳，而以另外一面一直背向太阳？; 个人分类: 地球物理|13317 次阅读|41 个评论

从岩石圈与岩石层谈起: 热度 7 dongping2009 2013-8-19 21:31; 从岩石圈与岩石层谈起魏东平小文老师的 “ 为什么我们要搞多圈层 ” 一文，说到将地球进行水平切割成层，从上到下有 “ 对流层、平流层（同温层）。。。水圈、土壤圈、岩石圈 ” ，但小文老师笼统地以“圈层”二字一带而过，没有细分文中的“圈”与“层”的概念差别，也没有解释为什么其圈层结构划分，从上面的的对流层与平流层（同温层）的层状结构，突然就直接过渡到下面的水圈、土壤圈及岩石圈的圈状结构。强行插播我的博文链接： “ 海底扩张与板块构造学说的建立 ” 。在讲授 “ 地球物理学基础 ” 课程时，我如果看到下面听课的同学中，有超过个位数的走神或者打瞌睡，有时候便会中断正常的课程内容讲授，八卦八卦一些与该堂课程内容相关的地球物理东东，提提听课同学们的精气神儿。其中，关于地球的圈层结构及其划分，便属于我在需要时，于课堂上对同学进行八卦的内容之一。我曾经在 “ 地幔！帷幔？——幕布拉开之后 ” 一文中，比较详细地介绍过 “ 地幔 ” 一词的由来，与大多数中文科学词汇最初转引自日文不同， “ 地幔 ” 一词完完全全是一个纯中文的科学词汇，定名至今也不过 50 年的光景，他是由我国地球物理学先驱傅承义先生于 1963 年定名而成。但其实，傅承义先生还对包括 “ 岩石圈（ lithosphere ）、软流圈（ asthenosphere ） ” 等等，进行了统一修正为 “ 岩石层”与“软流层 ”等的中文定名工作，这从多方面途径可以得到证实，一种证据是：在傅承义等人所著的《地球物理学基础》一书中，所有涉及到 lithosphere 与 asthenosphere 的部分，都统一书写为岩石层与软流层的中文译名；笔者本人于上世纪 80 年代后期，在一次专业会议间隙及其它见过傅承义先生的场合，也聆听过傅承义先生关于岩石层等的如此说法。一种比较靠谱的解释是：傅承义先生认为， “ 圈 ” 字描述的，一般是一个一维结构，例如曾经风靡一时的“呼啦圈”，即使考虑到 “ 圈 ” 的厚度，也最多代表了一个二维的结构，这与描述地球表面的 lithosphere 及 asthenosphere 所代表的实际三维球层的物理含义并不相同。事实上，作为后缀，英文中的 -sphere ，确确实实代表了 “（球）层 ” 而不是 “ 圈 ” 的意思，因此如傅承义先生所说，用岩石层与软流层来描述，是恰如其分的。另一种相对八卦的说法是：地球物理学科从血缘划分来讲，与大气物理似乎更接近一些。这说的是上世纪 40 年代后期，准确地说是 1947 年春天，傅承义先生正在加州理工学院执教的时候，突然有一天，他收到了其大学时的同窗好友、时任国民政府中央研究院气象研究所所长的赵九章来信，希望他能回国主持气象研究所的地球物理研究工作。于是他毫不犹豫，接信两周后，便启程回国，任气象研究所高级研究员，并同时兼任当时的中央大学物理系教授。尽管自 1950 年开始，中国科学院地球物理研究所便从原大气研究所独立出来，但地球物理学科与大气科学的亲密关系，可见一斑。因此，受这层关系的影响，为了能够与大气科学中的 “ 对流层（ troposphere ）、平流层或同温层（ stratosphere ）。。。 ” 等的中文译名统一对应起来，在我国受到傅先生影响颇深的地球物理学界，便一般情况下使用了岩石层与软流层的中文译名。如果您追踪傅承义先生的学术家谱，会很容易发现傅承义先生与加州理工学院的地震学实验室联系密切，他的学术谱系（参见博文“ 世界上第一位地球物理学教授 ”）为：威歇特（ Emil Wiechert ） — 古登堡（ Beno Gutenberg ） — 傅承义，也就是说，傅承义的老师的老师就是德国的地球物理学家威歇特，而威歇特本人同时还是一位非常非常杰出的气象学家。从这个意义上来讲，傅承义先生将 lithosphere 翻译成岩石层，并将 asthenosphere 翻译成软流层，以达到与大气科学中的对流层及平流层的一致，就更加可以理解了。当然，天下大势，合久必分，分久必合！目前，由于各自学科的快速发展，地球物理与地质学科之间的交叉与融合程度也越来越高，所以在中国科学院，原来的地球物理研究所与地质研究所，又合二为一，成为了现在15字的 “ 中国科学院地质与地球物理研究所 ” 。与此相映的是，由于中国地质学界一直沿用“岩石圈”与“软流圈”的中文译名与用法，现在关于 lithosphere 及 asthenosphere，在我国便一直同时采用“岩石层、岩石圈”与“软流层、软流圈”的混合用法，并且由于各人本科、硕士或博士等的师承来源不同，而采用不同的用名方法，相互之间倒也相安无事、其乐融融。回过头来，作为一代大家，傅承义先生值得我国从事地球物理学研究的所有后辈们景仰。 1946 年，傅先生被聘为加州理工学院的助理教授，期间他对地震波的传播理论进行了非常深入的研究，在美国《 Geophysics 》杂志上发表了成系列的具有创造性和开拓性的研究论文，系统地研究了地震体波、面波及首波的传播等，成为国际上地震波理论研究领域的先驱。在 1960 年纪念《 Geophysics 》杂志创刊 25 周年之际，这组系列论文入选该杂志创刊以来最有影响力的 100 篇经典著作。同时自上世纪 50 年代开始，他先后在北京地质学院、北京大学、中国科学技术大学负责建立了有关地球物理学教研室，并任中国科技大学地球及空间科学系主任。在推进中国地震学与地球物理学的研究，及相关人才的培养方面，傅承义先生起到了重要且不可替代的作用。特别需要指出的是：“ 傅承义非常注重科学道德。在研究工作中，受过他的指导帮助的人很多，但是，不管他对别人的研究工作出过多大力，他从不在研究成果上署名，包括他指导完成的研究生论文。他思路敏捷，在学术讨论中，直言快语，不讲情面，但从不以势压人。 ” 这里再八卦一下。关于傅承义先生，地球物理学科之外的学者，一般可能并不十分熟悉。但其兄长傅鹰先生，那可是刚刚的大名鼎鼎。这位前北京大学副校长，被太祖爷点名的人物，就因为得到太祖爷的点名，使得文革中所有的红卫兵小将们，都对傅鹰先生无可奈何，而基本上没有敢动他一个“很重的”手指头。可见当时，傅鹰先生有多么牛 B ，当然了那其实是太祖爷更牛。; 个人分类: 地球物理|7018 次阅读|21 个评论

对“读《我国的震源物理研究》一文有感”的评论: 热度 2 dongping2009 2013-7-15 10:20; 对“读《我国的震源物理研究》一文有感”的评论魏东平网友秦四清研究员刚刚发表了一篇“ 读傅承义教授等人的《我国的震源物理研究》一文有感 ”的博文，以下为我本人对此博文的评论及回复：魏东平 2013-7-15 09:42 该文章的第二与第三作者目前仍然活跃在地震科学研究的前沿，不知道为什么他们两位仍然没有找到您说的正确前进方向？秦四清回复(2013-7-15 09:57) ：前些年，陈顒院士等也搞过岩石破裂过程研究，但没有坚持走下去。有时，遇到困难时需要坚持。秦四清回复(2013-7-15 09:48) ：现在不仅是国内地震学家，国外的地震学家们知道研究什么能解决强震预测问题吗？看看这些年的有关文献就知道了。秦四清回复(2013-7-15 09:46) ：您也是圈里人，您可以问问包括这两位院士在内的活跃人物，为啥没找到正确的方向？还可以再问问，研究什么是正确方向？魏东平 2013-7-15 09:58 关于您的黑体评论部分，国内外已经见诸大量的相关研究报道与论文发表，国内张国民、傅征祥与尹祥楚等人，在地震断层成组破裂、断层锁固段数值模拟、加卸载响应比等方面，也已经发表有大量的相关学术论文。秦四清回复(2013-7-15 10:16) ：呵呵，我写的黑体字部分，是否看别人的文章遗漏了，麻烦您找到原出处，对比一下，看看别人的认识和俺是一样的吗？谢谢！秦四清回复(2013-7-15 10:11) ：以尹祥楚教授的加卸载响应比理论为例，他没有涉及到锁固段的概念吧。再者一个理论是否正确，是否有普适性，得经得住强震的考验。如果说7级以下震没有预测出来，可以说你的方法对大震响应不敏感。但很遗憾汶川和玉树地震没有预测出来，还需要再解释吗？秦四清回复(2013-7-15 10:05) ：您说的这些，我基本都看过，但他们的研究与我们的研究有本质不同，没有人提出过强震是孕震断层多锁固段发生逐次累进性破裂的结果吧，也没有找到锁固段体积膨胀开始后的唯一前兆——震群事件吧，也没有提出科学的预测方法吧。欢迎魏老师撰写一文深入讨论。附件：秦四清研究员的“ 读傅承义教授等人的《我国的震源物理研究》一文有感 ”原文如下： 1979 年，傅承义教授等在《地球物理学报》发表了一篇题为《我国的震源物理研究》文章。尽管这篇文章发表的时间已较早，但在与当年科技发展不可同日而语的今天看来，这篇文章对强震孕育机制的认识基本到位，大方向正确。如果当年学者们能沿着傅先生指引的方向走下去，强震预测研究肯定已取得重要突破了。非常遗憾，地震学家们没有沿着正确的方向坚持走下去，虽然经过多年的探索，但还未找到能预测强震的科学方法。对 2001 年昆仑山口西 Ms8.1 级地震的误判、 2008 年汶川 Ms8.0 级地震的毫无察觉到 2010 年青海玉树 Ms7.1 级地震的无法预测，无情的事实不断毁灭着地震学家们的自信心。在连续不断的打击下，有些人迷失了方向，有些人谈震色变而逃到圈外，有些人甚至误入歧途搞起了歪门邪道。闲话少说，言归正传吧。以下蓝色字是傅先生等人的原话，黑色字是俺的认识和简评。为方便，略去了原文中引用的参考文献。 1. 地震孕育模式研究震源孕育模式对于揭示地震孕育过程中震源的发展，探索震前各种地球物理场的变化规律，发现地震前兆，进行地震预报是很重要的。1971年年傅承义提出了有关地震成因的“红肿”假说。他指出，不应将注意力仅仅集中在断层所在的地点，这会大大限制了观测的范围。其实，地震时能量的释放固然集中在断层错动的地方，但能量的积累所影响的范围却大得多。在地震发生之前，相当大的一部份地球介质已经处于应力加速积累的状态，这部份介质就是孕震区，他把它形象地叫做“红肿”区。该认识是正确的。俺们也认为“孕育强震需要一个较大的空间区域，而不仅仅是主震事件的发震断裂本身。强震孕育大都是多条活动断裂（带）相互作用的结果，尽管主震事件的发震断裂貌似发生在一个活动断裂（带）上，但在孕育过程中还有其它断裂（带）参与其中。” 一个主震事件需要的空间区域有多大呢？现在我们已经能定量划分了。为何会出现“红肿”现象呢？我们的认识是：孕震断层中锁固段变形破坏到体积膨胀点时，破裂开始丛集，相应地震群事件开始发生，也就是应变积累出现加速现象，“红肿”也就是岩石的体积膨胀。 2. 岩石破裂力学的研究地壳构造中包含着大量的裂隙、软夹层和断层，用经典的“点连续介质”理论来处理就显得不够。地球物理学是在本世纪初逐渐地形成为一门独立的学科，到了七十年代，物理学的许多领域——例如破裂力学 —— 发展很快，地球物理学，特别是震源物理的研究又需要回到物理学中去吸取营养和运用它的新成就。目前正在探索这样的理论：将岩体看作是由大量的性质不同的块体组成，对每个块体仍可以应用经典的“点连续介质”理论，这些块体通过间断面相互作用，甚至在原来连续的岩石受到应力作用后，仍可将裂隙密度高的区域作为整个岩石中的一个包体来处理。傅先生提出的“ 大量的性质不同的块体”类似于我们提出的孕震断层中的多锁固段，锁固段是积累能量的载体，强震是锁固段从膨胀点到峰值强度点变形破坏的系列结果。 “间断面”是锁固段之间的断层蠕滑区段。间断面起什么作用呢？当某一个锁固段发生宏观破坏后，应力会向下一个锁固段转移，断层蠕滑段起到应力传递的“桥梁”作用。 3. 岩石破裂的实验研究实验工作主要集中在研究岩石的脆性破裂和已有断层面的粘滑这两种力学不稳定机制。国际上关于岩石脆性破裂的研究早在四十年代就开始了，六十年代布雷斯（ Brace ）等提出了体积膨胀的概念，据此努尔（ Nur ）等发展了地震前兆的膨胀 — 扩散模式，但岩石内部微裂隙如何发展为宏观断裂的问题，尚不十分清楚。体积膨胀是一个十分重要的概念，上世纪 60 年代从事岩石力学研究的学者们在室内试验中也观察到了这种现象。确实很遗憾，没有学者发现受载岩石变形到膨胀点时，会开始出现震群事件，应变积累会加速，也没有人建立膨胀点与峰值强度点联系的力学模型。岩石内部微裂隙如何发展为宏观断裂的问题是这样的过程：岩石发生宏观破裂，至少必须经历稳定破裂和非稳定破裂两个阶段。在非稳定破裂阶段，微裂隙会自发扩展并向未来出现主破裂面的附近丛集，等丛集到一定程度，主破裂面形成，宏观破裂发生。粘滑现象的实验研究越来越受到国际上重视的原因，在于粘滑和破裂的前兆现象十分不同。因此，利用这种不同的机制有可能用来解释地震前兆现象的复杂性和多样性。俺在以前的博文中也多次强调：“粘滑”可用于解释断层的运动方式，但不能解释强震前发生的不同量级地震事件。当断层中存在高强锁固段时，貌似该区段被“粘”住了，实则在积累能量。谁给锁固段加载呢？是断层中能发生蠕滑的没有锁固段部位。以单锁固段为例，待锁固段累积损伤到峰值强度点时，宏观破裂发生，也就是强震发生，断层急剧滑动，地表破裂带出现。 “粘”是表象，而锁固段的作用是本质。科研嘛，一定要透过现象看本质。傅先生是 2000 年 1 月 8 日逝世的。他虽然已离开我们约 13 年了，但在他去世 13 年后读他的文章，仍感觉到睿智者的高屋建瓴，仍给我们以启迪。对自然演化奥秘的某些正确认知不会随着时间的流逝而消失，而会在探寻真理的征途上熠熠闪光，照亮我们前进的征程。参考：傅承义，陈运泰，陈顒。我国的震源物理研究。地球物理学报， 1979 ， 22(4),315-320.; 个人分类: 地球物理|3895 次阅读|5 个评论

地球的进动与章动: 热度 29 dongping2009 2013-6-23 07:14; 地球的进动与章动魏东平看到科学网上的蒋继平博主，先是在那儿大谈特谈“ 上帝轰炸太平洋 ”，原先只当成他是业余时间玩一玩科学网，便没有在意；今儿个早上又看到他的一篇“ 地球自转的副产品 ”。看样子，蒋博主是很严肃很认真地对待这件事情的。但很显然，这里不说“ 上帝轰炸太平洋 ”之匪夷所思与怪诞，单就他的“ 地球自转的副产品 ”一文，我可以断言，蒋继平博主在大学里是没有学过《理论力学》的，或者如果他确实是学过这门课程，我可以进一步断言，他是完完全全地彻底地，又将其还回给当初教他的物理老师了。关于地球自转轴之倾角的产生，或者说地球之进动的产生，其基本原理及细节，在任何一本《理论力学》的教科书里，都应该会有一定篇幅比较详细的介绍。事实上，地球进动的产生，完全是地球自转本身的一个副产品，而不是喜马拉雅的副产品，虽然从严格精确的意义上来讲，喜马拉雅的产生，确实会在高阶小量的尺度上，影响到地球的自转速率、进而也一定程度上影响到地球的进动与章动。如果蒋继平博主不愿读《理论力学》的话，这里建议他买一个陀螺回家，在自己家的院子里，玩一段时间，从观察陀螺的进动与章动入手，大概也可以进一步悟出点，关于地球进动与章动的相关道理来。联系到这次女航天员王亚平在天宫一号上的太空授课，这里顺便给出一道与旋转陀螺相关的思考题，给包括蒋继平博主在内的感兴趣者思考：为什么王亚平在太空中旋转陀螺时，那个陀螺的旋转轴所指方向几乎是不变的，而当我们在地表同样是玩陀螺，则会观察到陀螺旋转轴本身的旋转式进动（下图一）？回归正题，关于地球的进动与章动，这里简介如下：地球自转是地球的一种重要运动形式，其平均角速度为7.292×10 -5 弧度每秒；一般而言，地球的自转是均匀的，目前的精密天文观测表明，地球自转存在着数种不同形式的变化。由于太阳与月亮的引力作用，地球的自转轴在地球绕太阳与地球的公共质心转动时，并不总是保持在空间的同一方向上。其自转轴绕着地球的公转轴（黄轴）旋转，亦称进动。这种进动以大约25700年的周期在空间描绘出一个圆锥面，该锥面的顶角等于黄赤交角23.5°，也使春分点沿黄道反向每 25700年旋转一周，即每年西移约50.3″（日月岁差）；同时，由于其它太阳系行星的引力作用，地球的公转轨道面也在不断地改变位置，从而使得黄赤交角发生改变，还使春分点沿赤道每年东移约0.13″（行星岁差）；此外，根据广义相对论理论，地球的自转轴会在空间产生相对论性进动（测地岁差），大约为每100年逆时针方向移动1.98″（测地岁差部分可同时参考评论21 ）。由于迴转效应，地球的自转轴相对于公转轴会产生一种点头式的周期运动，叫做章动。太阳引起的地球章动周期约为半年，振幅约为50.3″；而月球引起的地球章动，情况则要复杂许多，在太阳的吸引作用下，白道面与黄道面的交线以角速度360°/18.6年西移，从而产生一种振幅为9.21″及周期为18.6年的周期性运动，构成地球章动的主要成分。; 个人分类: 地球物理|32550 次阅读|100 个评论

信号处理与地震学【漫谈地球物理2011-02-22】: 热度 5 dongping2009 2011-2-22 11:43; 曹大侠关照年轻人的热情实在感人，这不他那本《应用数学》一书的影子还未见到的时候，那什么“傅里叶分析与积分变换”的广告已经在科学网上“飞”起来了。不知道大侠的《应用数学》最后会写成什么模样，但事先说好了，上次大侠写出的一本据说很给力的书，我没有机会看到，这次我是预先打好招呼，并且以这篇博文作为投名状，《应用数学》写好后，给我寄来一本啊。上世纪90年代刚回国时，学校给我的任务就是讲授一门《数字信号处理与数字地震学》的课程，虽然以前一直从事与此一定相关的研究工作，但离真正要在课堂上讲授给研究生们听的程度，还是存有相当的距离。于是利用了约有半年的时间备课、准备材料与写讲义。我自己的理解，这门课程的核心内容便是数字信号处理，以及关于信号处理技术在地震学研究方面的若干应用。当然，傅里叶分析便是信号处理里面一环非常关键的内容。但其实，如果对于信号处理具有更为深入一些的了解之后，便会发现，其实地震学本身的发展，与信号处理技术的发展一直密切相关；甚至在某种程度上，地震学家们对于信号处理技术贡献至伟。简单来讲，现代地震学便是一门基于如何处理观测信号的科学。一个地震发生之后，在震源的地方便产生一组信号，这些信号自然携带了一系列关于震源的信息，记为E(t)；这组信号继续在地球内部传播，所到之处都是雁过留声，于是一路携带有地球内部的介质信息，记为M(t)；最后，这样的一组信息被我们预先架设在地表某处的地震仪器记录下来。假定地震仪器本身对于信号的响应记为I(t）的话，那么这样的仪器记录到的信号Y(t)可以表示成E(t)、M(t)及I(t)这三部分的卷积。地震学家们便是通过研究这样的地震记录Y(t)，逐步地接近了解关于地震震源的机理与孕震发震规律、以及关于地球内部介质物性参数，例如地震波传播速度、地球内部的密度、压力与温度等的从一维到三维的分布情况。单纯从信号处理的角度来看的话，求解E(t)的过程逐渐发展为一个新的研究分支：“震源物理”，包括从最初的点源理论、位错理论及至现在的三维破裂理论；而求解M(t)的过程则同步发展为另一个研究分支：“地球内部物理”，从简单的地壳、地幔与地核的分层结构，到现在给出的非常复杂的三维地球结构。同时，后者在一路发展的过程中，另外独立发展了一门新的应用型学科：“勘探地震学”，目前广泛应用于石油勘探、城市地下结构探测等方面。总之，地震学的持续发展离不开信号处理技术，当然更是与傅里叶分析密不可分。; 个人分类: 地球物理|6146 次阅读|15 个评论

地球磁场的变化与倒转【漫谈地球物理2010-10-06】: dongping2009 2010-10-6 23:32; 迄今，地球物理学领域存在很多重要的、具有挑战性的未能完全解决的难题，一些难题的解决，可能涉及物理学、化学及生命科学等领域的基础，更与我们人类生活的方方面面紧密有关。这样的一些问题包括：1、地震的孕育与发生机理；2、地球磁场的起源与维持机理；3、地幔对流与板块构造的关系，等等。以地球磁场的起源与维持机理为例，实际上，这是传统物理学的一个经典问题，基本上可以说，自近代物理学诞生以来，比如地球磁场的起源这样一类问题，便存于历代物理学家们的脑海之中，而一直挥之不去，并且到如今也没有找到一个特别令人满意的答案。关于地球磁场，其核心问题是： 1、地球磁场是如何起源的？2、为什么地球磁场存在包括准周期在内的一系列变化，特别是存在地球磁场的准周期倒转现象？可以这样说，这样的问题彻底解决之日，必是其得到诺贝尔奖之时！我在博文再谈海底扩张与板块构造中，曾经谈到过地球磁场的倒转证据，在建立海底扩张与板块构造学说的过程中，曾经如何起到过重大的作用。很长一段时间以来，尤其是最近一百年来，有很多物理学家介入到这样的物理机理方面的研究与探讨，包括一些知名的研究量子霍尔效应的物理学家，相应地提出了关于地球磁场起源与运行机理的多个假定。相比较其它所有假说而言，地球磁场起源的发电机理论，能够解释更多的观测现象，特别是能够很好地解释产生准周期的地磁场倒转现象。例如该理论能够较好地解释在已经过去的近一亿年时间内，地球磁场曾经发生了超过150次的倒转现象，因而能够被多数的地球物理学家们所认可： 1995年，一个基于该理论的框架结构、并且比较激动人心的研究结果发表于Nature，其得到的大规模数值模拟结果显示（图一），地球磁场之所以发生如此的变化方式，是由于地球固体内核与整体地球之自转角速度的差异变化引起的。紧接着，便立刻跟进两个独立的地震学家研究小组，试图寻找到有关的地震学支持证据，他们的研究结果分别发表于1996年的Nature与Science，其获得的地震学证据都表明，现阶段地球的内核自转速度，一般地要快于整体地球的自转速度，其快速程度的上限分别被估计为：大约300年和120年左右快那么一圈（图二）。打个比方，如果每200年地球内核较整体地球的转速快一圈，这种情况意味着，设想一开始有两个都生活在北京这个经纬度位置的人，一个人站在地球表面，另一个人站在地球的内核表面。但随着时间的慢慢前移，生活在内核表面的那个人，便会越来越早一些地较地表之人，看到太阳的东升西落；这样累积至200年后，生活在内核表面的那个人，便会看到太阳从东方的地平线上多升起一次。自1996年之后，包括最初的两个研究小组在内的更多研究小组，对此进行了持续的跟进研究。不过，这一系列有关地震学方面的研究结果，基本上给出了一个逐渐变小的趋势估计，大致到超过约5000年快一圈，可能要超过1万年才快那么一圈的程度；部分研究甚至得不到一个明确的地震学支持证据。需要说明的是，我们站在地球表面观测到的地球磁场之变化规律，即近地表地球磁场一直变化，并且存在倒转的情况，与我们进入到远离地球的外太空中，所观测到的地球磁场情况，具有极大的不同；后者的最大特点就是，环绕地球磁极的N极方向，恒定指向地球的地理南极之上方。主要参考文献： 1、Glatzmaier G A and Robert P H, 1995, Nature, 377, 203-209. 2、Song X and Richards P, 1996, Nature, 382, 221-224. 3、Su W et al., 1996, Science, 274, 1883-1887.; 个人分类: 地球物理|9581 次阅读|10 个评论

走过: 热度 1 dongping2009 2010-7-20 11:37; 在小文老师“ 标题：尺度效应：迷人的挑战 ”一文后，我曾对相关量纲分析及物理相似进行了简短评论，小文老师便“得寸进尺”，给我布置作业，希望我“ 能把基于量纲分析的‘物理相似’科普一把”。这已经不是小文老师第一次给我布置作业了，惭愧的是，前面有几次作业，我要么没有完成得很好，要么压根就没有做。这也顺便想起，在我每年所教的《地球物理学基础》课程中，我也是热衷于给选修此课的同学布置一大堆的作业，并且严厉要求选课同学按时完成。想来这动不动地就要给别人布置一堆作业的事情，是我们做老师的“通病”，并极有可能会一代代地传承下去。:-) 应该是我在大学三年级学习《连续介质力学》这门课程时，第一次比较系统地接触到“量纲分析与物理相似”概念的，教我们这门课的是王水老师，他使用的是朗道教材《连续介质力学》（中译本），用一个学期的时间，主要讲授的是流体力学部分；而固体（弹性力学）部分，则是在另一个学期，由另一位我们专业的徐文俊老师讲授。王水老师讲课时很有特色，现在仍然给我留下深刻印象的是，每次王老师总是手拿一本朗道的教科书进教室，往讲台上一放，但整个的两节课程讲授，则基本上是不翻教材的，那时也没有现在的PPT，就一支粉笔，从黑板的左上角到右下角，写满一个黑板后，推上去，接着写满另一个黑板。那些公式，以及公式中隐藏的故事，便从王老师的口中、从王老师手中的粉笔中，自然而然地进入到我们这些听课同学的耳朵与眼睛。讲到高兴处，王老师便会用他手拿粉笔的食指或中指，推一下架在他鼻梁上的眼镜。所以有时候，走在校园内的路上，看到王老师，透过他那付眼镜的镜架，是不是残留有粉笔灰的痕迹，你便会大体判断出他是不是刚刚上完课。强行插播：下图显示了一个利用“物理相似”原理模拟地幔对流的例子，尽管模型使用的是一个六面体盒子，从几何形状上来看，其与真实的球体形状的分层地幔差别较大；但是某种程度上可以进行这样的简化，因为从物理本质上，它们共同遵守流体运动时的力学方程——纳维—斯托克斯方程。另外一个存在物理相似性的例子，则可以参见“ 地幔热柱与龙卷风 ”。插播结束。这样的一个学期下来，不用再刻意整理，这些自己课堂上所作的笔记，便几乎成为一本很完整的的课堂笔记；如果加上王老师给我们布置的“一大堆”作业，可以基本上不再多费力气加工，便可以成为一本很好的大学课程教材。及至现在，我们做过了一些板块应力场与板块俯冲等的数值模拟问题。通过对物理模型的抽象及数学方程的简化，利用包括量纲分析的具体方法，考虑其几何相似与物理相似，来研究板块与板块之间的相互运动及其驱动机理。工作过程中，我本人便经常参考了我大学时学习的这些教科书，以及相应的这些课堂笔记。而小文老师给出的关于“量纲分析与物理相似”的科普，便在事实上，好像又一次成为我没有很好完成的作业了。; 个人分类: 地球物理|6322 次阅读|2 个评论

mirror - 给魏老师的“东西南北”加个注: liwei999 2010-3-20 02:01; 给魏老师的东西南北加个注。 (760 bytes) Posted by: mirror Date: March 19, 2010 02:39AM 东西南北【漫谈地球物理2010-03-19】（）是个说方位的问题。魏老师的文字是属于心到了、但意没有到。因为少了一个关键词测地线。这个概念应该在什么时候学，镜某已经记不得了。但是作为常识，还是知道一下为好。所谓南北两个方向的定义与外推相对容易些是因为经线是测地线地球上的大圆。而纬线除了赤道以外，都不是大圆。那么我们平常所说的东西两个方向，到底又是如何确定的？应该有两个解法：沿着纬线走的说法和走大圆的说法。这就得到了两组东西了。沿着纬线走的说法显然不是正的说法。因为座标就是斜的。但是这个斜仅仅是不正，还没有到达邪恶的邪。正的说法要来自正交的座标系统。去西天取经按照正交的座标系统看就是要到孟加拉湾一带的印度（尼泊尔南面），而不是西面同纬度的阿富汗。 http://www.starlakeporch.net/bbs/read.php?1,62501; 个人分类: 镜子大全|4461 次阅读|2 个评论

东西南北【漫谈地球物理2010-03-19】: dongping2009 2010-3-19 11:33; 在地震学上，我们经常会碰到所谓的震源与台站两个概念。一个地震发生了，在地球内部激发产生地震波，传播到观测台站而被记录下来。通过分析地震波传播的一些简单性质，便可以快速而又准确地确定已发生地震包括经纬度信息在内的震源位置，并可进一步确定这个地震与我们每个人的具体相对位置。那么，我们一般又是如何描述其对每个人的具体相对位置的呢？例如：如果你处于东经100度、北纬20度的位置，而一个地震正好发生在东经98度、北纬20度的地方，你如何描述地震相对你的位置？是否可以说，这个地震发生于你的正西方向距离大约200公里？如果这个地震发生在东经70度、北纬20度时，情况又是如何，你还能够说这个地震发生于你的正西方向吗？上一篇博文生活在那个国家的狗熊？的本意，我也是试图涉及球面三角的一个简单问题求解，虽然文中关于地磁极的部分简化得太多，而经不住更加专业一点点的推敲。这两处地方都牵涉到我们日常生活中的方向问题，即在地球表面上，如何确定东西南北四个方向。相对而言，关于南北两个方向的定义与外推相对容易些，并且不存在任何可能的歧义理解。只要我们首先寻找出地球自传轴的南北两个极点，加上你所站立之地球表面的某点，则南北两个方向便也因之很容易得到。接下来的关键是，我们平常所说的东西两个方向，到底又是如何确定的？换言之，向西的方向真的就一直指向我们的西方吗？回到我们一开始提到的例子，对于一个发生于东经98度、北纬20度的地震，一般情况下我们当然可以说，这个地震正好发生在我们的正西方向，距离我们现在的位置大约200公里。不过，对于发生于东经70度、北纬20度之地震的情况，简单的东西南北描述便不再适应，因为你发现，这时候地震确实好象不在你的正西方向，而是位于你的正西偏北一些的位置。换一种说法就是，你从东经120度、北纬20度的地方，沿北纬20度的纬度线开始西行，一直走啊走啊，走到东经70度的地方时，回头你突然发现，你现在所处位置，已经不是位于你的出发点的正西方向。这真是一个比较奇怪的事情。当然，我们现在知道，这时候存在一个更为科学的位置描述办法，即所谓方位角加震中距的描述。这两个例子反映了我们处理球面问题的不同框架思想，对于地震学而言，我们一般将地表尺度小于1000公里范围的问题，简化为区域直角坐标系下的平面问题对待，从而定义其严格意义上的东南西北四个方向；但是，当处理尺度大于1000公里（即地表任两点间的大圆弧长度约大于9度）的球面问题时，我们便采用球面坐标系解决之。这种情况下，东南西北四个方向，描述起来便很觉得模糊，而一般代之以方位角与大圆弧距离（震中距）的描述了。; 个人分类: 地球物理|7616 次阅读|3 个评论

图解智利型地震【漫谈地球物理2010-03-04】: dongping2009 2010-3-4 10:19; 图一板块运动与板块俯冲及其地震震级图二智利型与马里亚拉型板块俯冲图三海洋板块年龄（横坐标）与俯冲速度（纵坐标）及其地震震级; 个人分类: 地球物理|7743 次阅读|3 个评论

智利巨大地震与地震高级科普【漫谈地球物理2010-02-27】: 热度 1 dongping2009 2010-2-27 18:38; 今天下午，位于东南太平洋边缘的智利，发生了一次8.8级的巨大地震；相对来讲，由于本次巨大地震的震源较浅，地震本身对于周边地区的破坏性将会很大，同时将有可能产生巨大海啸的次生灾害，范围可能波及整个太平洋沿岸的广大地区。该地震所在地区，正好属于Nazca板块与南美板块的俯冲碰撞带，亦即方向自南而北之南美大陆的太平洋沿岸带。图一显示了该地区自1900年以来，所发生的7级以上地震的分布。可以看出，过去的100余年以来，该地区发生了数次8级以上的巨大地震，包括本次的8.8级巨大地震（五角星标示），更为详细的情况可以参阅“ 地震高级科普PPT ”中下载的，关于地震高级科普的PPT文件内容。全球板块运动的观测数据表明，位于东南太平洋的Nazca板块，以每年4-10cm的东向运动速度，俯冲下插到南美板块以下（图二），相关知识可以进一步参考本人的“地球物理”分类中的系列文章。所以沿此海岸线地区，以大约20-60年的周期，经常发生震级8级以上的巨大地震，并不是一件十分异常的事情。事实上，上个世纪中叶，这儿就曾经发生过一次超过9级的巨大地震，并且因为其产生的特大海啸，导致远在西太平洋地区的菲律宾与日本两个国家的人员伤亡之惨剧。反过来，从某种意义上来讲，如果超过100年的间隔，该海岸地带没有发生过一次8级以上的巨大地震，倒是一件值得全球地震学家们，非常特别地予以关注的大事。注：希望本人的这个地震科普材料“ 地震高级科普PPT ”，能够帮助科学网上非地震相关领域的网友及游客，对于地震相关知识，能够有一些基础性的了解。该地震科普的PPT文件，主要内容包括： 1、汶川地震简介； 2、历史大地震及其它； 3、地震基本概念； 4、地震预测及救援； 5、地震学及其应用。相关PPT文件之链接： http://bbs.sciencenet.cn/forum.php?mod=viewthreadtid=45227highlight=%B5%D8%D5%F0%B8%DF%BC%B6%BF%C6%C6%D5PPT; 个人分类: 地球物理|9723 次阅读|17 个评论

我们所见的并非真实的【漫谈地球物理2010-02-27】: dongping2009 2010-2-27 13:09; 我们周围，无论是关于日常的生活，还是关于专业领域的研究，都是存在有很多很多这样的情形，能够说明我们所看到的，并不总是真实的。地震勘探中涉及到的偏移（Migration）概念，就是这样一个比较典型的例子，如图a，你好像看到了你正下方的地震波反射点；其实，你看到的那个波反射点，并不在你的正下方，而是稍稍向右偏移开那么一点点角度。统括起来看，你好像看到了一个虚拟的地震波反射界面，亦即图b和图c中虚线所示未偏移过的（Unmigrated）倾斜界面，不过那不是真的；真正的反射界面需要进行偏移计算，变成图b和图c中实线所标示出的那个偏移过的（Migrated）倾斜界面。顺便说一声，即使现在，我本人仍然保留我的怀疑：关于李小文老师在宇航员证实，确实可以从太空看到长城一文中转载的，宇航员们所说之能够从国际空间站上看到万里长城的真实性。我们所见的，并非真实的。; 个人分类: 地球物理|6468 次阅读|6 个评论

情人间的大年初一【漫谈地球物理2010-02-15】: dongping2009 2010-2-15 19:07; 今年的春节有些意思，我们中国人的大年初一，恰好与西方人的情人节重合。这种现象牵涉到阳历与阴历这两种不太相同的历法体系，包括它们不同的设置着眼点与原则。阳历的制订纯粹与太阳有关，当然也与我们生活的地球联系起来；但阴历则不但考虑到太阳与地球，还主要考虑到月球的影响，所谓十五的月亮十六圆，说的就是阴历，而基本与阳历没有任何关系。但其实，我们现在的阳历之一年365/366天的考虑方法，主要基于目前地球自转一圈的时间为24小时的观测事实。不过历史上，地球的自传速率并不是一成不变的，而是逐渐变缓，所以才有远古时期一年超过400天的事实；并且很显然，也终归有一天，我们生活的这个地球，在绕太阳公转一圈之后，其自转的转数不超过350；换句话说，那时候我们一个阳历年的天数，还没有现在一个不设闰月的阴历年的天数多呢。地球自转逐渐变慢的主要原因，来自于地球潮汐的摩擦生热，使得地球自传的动能逐渐损耗，变成热能释放出去了。而地球潮汐的来源，主要是由于月亮与太阳对于地球的万有引力，以及由于地心分别绕月地或日地系统的质心旋转，来描述的地球平动在地球内部产生的惯性离心力之共同作用的结果。从这个意义上来讲，考虑到太阳与月亮两方面对于地球影响的阴历，比起单纯考虑太阳影响的阳历，可能更为科学一些吧。所以我们可以进一步考虑一些比较有趣的问题：例如地球的自转速率变慢之后，如何影响到地球的进动规律，甚而影响到地球南北半球的气候变化；以及通过地球自转的变慢，影响到月球的自转与公转，也即那个时候的月球，是否还是与现在的一样，面对地球仍然“犹抱琵琶半遮面”？进一步到了那个时候，如何修订我们特有的阴历历法，使之与修订后的阳历历法相适应，我想那时候大概不会存在闰月了吧？不过非常幸运的是，这种变缓的速度非常之慢，以至于我们现在的地球人完全不用担心与考虑。以现有的地球绕太阳公转、地球自转、月亮绕地球公转以及月亮自转等等观测数据，我们聪明的祖先所制定的阴历，采取的19年七闰月的办法，已经可以很好地协调阴历与阳历的对应关系，断不至于使得我们今年在阳历比较寒冷的2月14日情人节过春节，而到不远的十数年之后就跑到赤日炎炎的6月份过同样的春节。虽然原则上每过19年，阴历便和阳历重合一次，但这种重合只是近似的，所以如果您查询万年历追求细节的话，您便会发现，上一次同时出现春节与情人节于一天的时候是1953年；而下一回出现这种现象的时间，则要慢慢等待到2048年。借此机会，祝愿现在仍然在科学网上活跃的中（年）坚（定）分子，包括我自己，能够健康长寿，到了2048年的时候，仍然能够时不时地，上个网灌个水啥的，那个时候，我们再来过一个“情人间的大年初一”，不也是乐事一桩？; 个人分类: 地球物理|7488 次阅读|6 个评论

收敛与扩张【漫谈地球物理2010-01-31】: dongping2009 2010-1-31 15:01; 至上世纪90年代，海底扩张与板块构造学说渐趋成熟，虽则仍然存在大量的未解谜团，但相比较其前后其它任何同类型的假说，板块理论能够解释最多的自然现象，则是确定无疑的事实（图一）。图一显示了全球14个刚性板块运动的NUVEL-1模型，其中一系列的面积或大或小的刚性板块，共同构成了我们生活的地球之表面。这些板块两两之间相互接触，主要形成三类边界（图二）：扩张性边界（例如大洋中脊）、收敛性边界（例如俯冲带，或曰海沟）及转换断层（或曰走滑断层）边界。一些情况下形成所谓的三联（Triple）点（图三）。并且这些三联点的情况千差万别，其相应的三联点的运动学及其动力学背景也是十分地复杂。当然，发生于这些三联点的地震震源机制，迄今仍然是地球动力学家们面对的极具挑战性的问题之一。关于图三，这里可以多说几句。其实从数学上来看，问题的描述很简单，仅仅是一些矢量的加减法运算。只是这样的情况，考虑到两两板块之间，边界运动分为扩张、收敛与走滑三种类型的排列组合，并且这些情况的大部分，似乎都可以找到地球表面的真实对应之例子。打个比方，如果板块A、板块B和板块C共享一个三联点P，其中板块A与板块C之间共有一个收敛型边界，板块B与板块C公用另一个收敛型的边界，我们的问题是：板块A与板块B之间的边界类型是什么？是收敛型的？还是扩张型的？甚或为走滑型的？答案是：板块A与B间的边界类型：收敛、扩张与走滑，这三种情况都有可能存在（图四）。延伸与忽悠：包括板块运动在内的这种存在于自然界的多样性情况，或许可以很好地作为我们科学网上的网友，处理相关事务的一个重要参考。换句话说，无论对于自然界，还是对于我们科学网上的网友，即使对于一个确定性的参照物，一般情况下，我们基本上也不能够要么收敛要么扩张地对待与理解。事实上，我们每个人的经历与所站角度不同，当然会对此衍生出不同的看法来，但无论如何，不管是板块A、B与C，还是网友A、B和C，都需要通过其两两共同的边界，以及ABC之间的三联点，在地球表面，在科学网上，或者收敛、或者扩张，当然还有第三种可能：走滑，而不可能仅仅是其中的一种选择。; 个人分类: 地球物理|11085 次阅读|1 个评论

冰后期回跳与武汉2008东湖【漫谈地球物理2010-01-12】: dongping2009 2010-1-12 12:05; 作为自然变化的一部分，人类活动本身对于地球表面的气候变化存在影响，这是肯定的、不证自明的一件事情。只是是否真如现在主流观点所云的，例如人类活动导致气候明显变暖等等，则需要专家与学者从纯粹学说的角度多方进行研究。不过，如果从更长一些的时间尺度来看，比如从最近20000年一直看到现在，地球表面的温度确实是持续升高，这可以从地球北极附近表面的冰后期回跳之观测事实，得到铁板钉钉般的确认（图一）。图中显示了自20000年前的冰期以来，地球表面尤其是斯堪迪纳维亚地区的冰盖，逐渐消融的一个过程，同时导致该地区岩石层应力场的一个重新调整与分布。顺便，响应粱进老师的 What a 冰天雪地！之博文，这里贴出几张2008年的武汉东湖冰景图片，愿与各位分享，更多的关于武汉东湖之冰景图片，请看后面给出的PPT附件。武汉2008东湖; 个人分类: 地球物理|5725 次阅读|12 个评论

龙卷风与文化图腾【漫谈地球物理】之九: dongping2009 2009-12-12 14:26; 引言：原文链接： http://news.gucas.ac.cn/Detail.asp?Newsid=4915 ，这里有细微的修改；延伸阅读材料之文字部分，转引自附件的PPT文件，该PPT文件来源于我一位同事的电子邮件交流。龙，中国文化的图腾象征，源于远古史前，但经过数千年的神化和附会，它的起源久已失传。龙究竟是什么？这个古老而又新奇的问题在近代形成有许多理论，但多似隔靴搔痒。原美国太空总署戈达太空中心（GSFC）空间大地测量实验室主任、著名地球物理与大地测量学家赵丰教授，曾在我院做了题为龙，风中去来（Dragon：Is the Answer Blowing in The Wind？）的主题演讲，对龙的起源进行了全新并且非常有趣的阐释。通过展示《山海经》、《楚辞》、《淮南子》等的原始文献记载，以及最远古的实物、文字，赵丰教授追溯了中国龙的起源问题。对以前有人认为中国龙是蛇、鳄、鼍、海马等各种动物的演化或综合化身龙图腾，还有人认为是起源于极光、雷电、虹、霓等自然现象提出许多疑点，赵丰教授以新的思维视角，用自然科学家的眼光，认为中国龙起源于龙卷风。他认为，很可能是由于当时中国存在着形成龙卷风的气候条件，经过的气候长期变迁，对龙卷风、水龙卷等现象的认识逐渐形成了龙的概念。虽然这种气候条件现在不存在了，但是龙作为中国文化的一部分却流传下来。他在讲演中并引用了《易经》、《左传》《庄子》等描述自然现象的记载，推究对地球自然环境的认识和理解，对源远流长的中华文明进行新的解读和诠释。演讲最后赵丰教授认真解答了同学们的提问，并和同学们探讨了是否可以根据一定的气候条件在实验室中模拟龙卷风的形成等问题。他那风趣但很有深度的演讲，给同学们留下了深刻的印象。赵丰教授现任台湾中央大学地球科学学院院长；中国科学院爱因斯坦讲席教授; 中国科学院研究生院荣誉教授，国际大地测量协会高级会员；多次获得GSFC杰出成就奖。它的主要研究方向：地球/行星旋转动力学和动力变化；地球流体的全球变化；全球地球物理学和地震学；数据分析及反演理论。延伸阅读材料：龙卷风是一种强烈的、小范围的空气涡旋，是在极不稳定天气下由空气强烈对流运动而产生的，由雷暴云底伸展至地面的漏斗状云(龙卷)产生的强烈的旋风，其中心附近风速100m/s～200m/s，最大可达300m/s，比产生于海上的台风近中心最大风速大好几倍。它的中心气压很低，具有很大的吸吮作用，历时短暂，但其破坏力惊人，能把大树连根拔起，建筑物吹倒，或把部分地面物卷至空中,可把海(湖)水吸离海(湖)面，形成水柱，然后同云相接，俗称龙取水。美国目前是全世界龙卷风最活跃的地区之一。在美国，平均每年有数十人甚至上百人人因龙卷风而丧生。附件同时给出了美国紧急事件管理处统计的美国历史上危害力最猛的10大龙卷风图片。龙卷风PPT附件; 个人分类: 地球物理|8642 次阅读|4 个评论

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