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就地球自转变慢等等回杨正瓴老师
热度 3 zhangxw 2015-6-24 16:41
就地球自转变慢等等回杨正瓴老师 张学文， 2015-6-24 今天杨老师以我的名字作为博客标题，我不自在，大家还是就事论事吧。 其实我对气候变化没有下工夫研究过。 2007 年在气候变暖的呼声下，自己想到级冰如果消失会使那些极地（靠近地轴）融化的冰变成为离开地轴比较远的水，从而使得地球自转变慢。 07 年就写了“极冰如果消失，一天的长度就增加 1/4 秒”的博客（见后）。 2007 年， 10 我公布了我的粗算的依据。 随后我再没有分析这个问题。最近武夷山老师谈及今年的长度要延长 1 秒钟。我就呼应了一下我过去的认识：可能与极冰减少有关。而杨老师随即提示有地球自转速度多年变化的资料。看来是希望把这些再推进一步。 过去我没有对气候变化问题下工夫，现在也仅是说些零散认识。 欢迎有兴趣的人士关注、利用我过去的分析，但是目前我无力对此多做什么。 谢谢杨 老师了。 ----------- 极冰如果消失，一天的长度就增加 1/4 秒 （张学文， 2007-9-15 ，原创稿） （ 本人对地质学一无所知，所以下面的认识是否可笑或者有点道理，就请专家指正。 -- 这是我在另外一篇短文的结尾的话，现在借来 ） 人们每天说气候变暖，我也得跟着大家想点有关的问题。于是最近形成了： “ 如果极冰真的消失，地球自转的速度就减慢，我初步估算大约每天延长 1/4 秒 ” 的认识。 下面是我分析认识 1. 比拟的问题：溜冰者手里拿着两个哑铃，他伸开臂膀后先是旋转开来，然后是收缩双臂。你猜会出现什么结局？ 2. 答案应当是他转得更快了。理解这个自然现象的核心点是溜冰者的旋转的角动量在收缩双臂时变化很小（角动量守恒），而 “ 收缩双臂 ” 就是旋转的半径小了，这时要保持角动量不变化的唯一办法就是自己旋转的速度增加。 3. 反之，如果溜冰者先是收臂并且旋转，而后突然伸臂，那么他旋转的速度就突然减小。 4. 如果读者反对我前面的认识，请不必看后面的内容，从现在开始批判我。如果读者同意、认识、并且自己做试验证实了我的认识，请跟者我把这个道理用到地球上。 5. 目前地球的两极保存了大量的冰雪。它类比于前面分析中溜冰者抱着哑铃的状态。地球一天转一圈极冰自然也跟着转一圈。但是我提醒大家：由于极冰离地球两极（地轴）十分近，它们随地球自转而走的距离不大，在极点，这个距离是 0 公里。 6. 想象在某地质时期气候严重变暖，而使过去的极冰消失，于是变成水的那些原来的冰，就流入地球的各个纬度而不是困于原先的高纬度极区了。请注意，这些物质（原为冰的水）每天自然也得陪着地球一起旋转，但是由于它们流到地球的各个纬度，它们每天旋转的路程就长了很多，例如它们要是到了赤道，每天就要跟着地球走 4 万公里。 7. 大量的物质从原先运动速度很小变成了每天奔跑上万公里，这能量是谁给的？另外，也许这是更重要的一点：冰在极地时离旋转轴十分近（转转半径十分小），其角动量小，而它变成水流到赤道等中低纬度时，它们旋转半径就增加了很多。按照物理学的公式，旋转半径的增加就使角动量增加。 8. 由于角动量是守恒的，融化的水的角动量的增加就需要用地球的角动量的减少去补尝，于是地球自转一圈用的时间就拉长了。这道理与抱着哑铃旋转的溜冰者伸开双臂以后旋转变慢是一个道理。 9. 根据我的初步估算（如何估算暂不说，日后允许我说明以至订正）：目前两极的冰全部融化，可以使地球自转一周（一天）的时间拉长 1/4 秒。 10. 如果这个问题早就有学者给出，那么就算对地球物理学外行的张学文在大家面前献丑了。如果这个问题过去无人指出，请各位网友在必要时帮助证明，张学文在 2007-9-15 第一个指出了这个问题。而张提出的地点不是权威刊物，而是科学时报的博客（ http://www.sciencenet.cn/blog/zhangxw.htm ）、论坛、气象港（ http://qxg.com.cn ）、张学文文库 ( http://xjqxsc.idm.cn/zhangxw%20web/index.htm ) 、潜科学论坛（ http://qkxue.com/bbs/forumdisplay.php?fid=2 ）、奇迹论坛（ http://www.qiji.cn/forum/forum4.htmlsid=7bb42c5cba57d87a091fc6fcb3349424 ）。 本文引用地址： http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-7369.html 此文来自科学网张学文博客，转载请注明出处。
个人分类: 气象|3074 次阅读|6 个评论
地球自转变慢与极冰
热度 9 zlyang 2015-6-24 15:20
地球自转变慢与极冰 俺目前做一 点“采用季风特性改进风电功率预测的空间相关性方法”，所以 就有关的气象问题多次请教本网的专业气象学家。这些专家的热情指教，受益匪浅。谨此致谢！ 张学文 老师是这些热情指教的专家之一。之所以称张老师为叔叔，除了撒娇之外，还因为张老师和我爹都是北京大学1953级的学生。张老师在北京大学物理系气象专业，我爹在经济系政治经济学专业。张老师比我爹年轻，所以俺 就称张老师为“叔叔”。 上图蓝色文字是我修改的 张叔叔2015-6-24 12:34 说： “ 但是 全球气温的数据大约可以有200多年的记录，而全球温度低时，冰川多，地球 自转一周的时间应当短，温度高冰川少，冰川的水扩展到世界各地，应当是地球角动量加大，所以一天的长度要长。 如果有人从这个角度分析，并且数据趋势一致，就很好了。一致可以用一天的秒数分析冰川数量。 ” 晚辈不才，将《 EXCESS OF THE DURATION OF THE DAY TO 86400S AND ANGULAR VELOCITY OF THE EARTH'S ROTATION SINCE 1623 》里的数据和地球平均气温绘制如下。请张叔叔过目。 （1）全球年平均气温距平：1880~2005。红色为其中的低频变化。 （2）EXCESS OF THE DURATION OF THE DAY TO 86400S AND ANGULAR VELOCITY OF THE EARTH'S ROTATION SINCE 1623 第二列 D (ms) （3）EXCESS OF THE DURATION OF THE DAY TO 86400S AND ANGULAR VELOCITY OF THE EARTH'S ROTATION SINCE 1623 第三列 (picorad/s) 、第四列UT1-(TT-32.184s) (s) 我关注全球变化的一个目的，是想知道 全球变化对人类的思维和科技创新 有没有影响？2002年以前我们发 现：中医“金元四大家”学术观点 差异的气候成因。并且其后的代表性中医观点，大都和创立者生活时期的气温有比较明显的相关性。 一个现代临床应用：现代气温和初唐类似，初唐的中药方子应该最受重视。气温等变化，同时引起人类和中药性质的一定变化。同时也可能在一定程度上影响人类的思维和科技创新。 感谢您的批评和指教！ 我不做气象研究，顶多算气象应用。 相关链接： 张学文，2015-06-21，今年地球自转变慢与极冰减少有关? http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-899542.html 张学文，2015-06-24，就地球自转变慢等等回杨正瓴老师 http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-900310.html 杨正瓴. 科学发展周期性的研究概况 . 科技导报, 2014, 32(35): 88-88. http://www.kjdb.org/CN/abstract/abstract12297.shtml 方修琦, 苏筠, 尹君, 滕静超. 冷暖-丰歉-饥荒-农民起义: 基于粮食安全的历史气候变化影响在中国社会系统中的传递 . 中国科学 地球科学, 2015, 45(6): 831-842. http://earth.scichina.com:8080/sciD/CN/10.1007/s11430-015-5075-9 http://earth.scichina.com:8080/sciD/CN/Y2015/V45/I6/831 2011-1-22， “金元四大家”医学观 点差异的气温变化成因 http://bbs.sciencenet.cn/thread-201158-1-1.html 后记： 上面《“金元四大家”医学观点差异的气温变化成因》写 于2002年。实际上，当时还发现，其后的代表性中医观点，大都和创立者生活时期的气温有比较明显的相关性。 一个现代临床使用：现代气温和初唐类似，初唐的方子应该最重视。 杨正瓴，冯勇，熊定方，杨钊，张玺，张军．基于季风特性改进风电功率预测的研究展望 ．智能电网，2015，3(1)：1-7. http://wap.cnki.net/qikan-ZNDW201501001.html
4659 次阅读|31 个评论
今年地球自转变慢与极冰减少有关?
热度 2 zhangxw 2015-6-21 10:38
今年地球自转变慢与极冰减少有关 ? 今天看到武夷山的博客谈及今年 6 月30日要为今年的长度增加 ”1 秒钟 ”( 自转变慢 ). http://blog.sciencenet.cn/blog-1557-899494.html 这使我回忆起我曾经做了一个计算 : 极冰消融可以使地球自转变慢 , 不知道今年的地球自转慢一秒是否是与极冰融化有关 . 下面把我过去的博客自我抄袭于下 ***************** 极冰消失使地球自转变慢的估算 （张学文， 2007-10-15 ） 1. 2007 年 9 月我写了一短文，说极冰消失导致地球自转变慢，并且给出自转一周的时间要延长 1/4 秒。当时没有立刻给出具体计算的依据。现在就此给出计算思路和计算结果。 2. 这里用的数据有地球的质量 m （取为 6 乘 10 的 24 次方公斤），极冰的质量 mi （取值是 2 乘 10 的 7 次方立方公里的水的质量），水的密度为 1000 公斤每立方米，折算出极冰质量为 2 乘 10 的 19 次方公斤，而地球的自转是每天一圈，即 86400 秒一圈。 3. 这里认为地球自转的角动量 L 在极冰消融前后是不变化的。而角动量等于旋转物体的质量乘它与轴（贯穿地球南北极）的距离 r 再乘它的速度。 4. 地球物质的自转角动量应当是距离地轴不同位置上的物质乘以速度以及它与地轴的距离的值的合计值（积分）。显然 1 公斤物质距离地轴越近（远，如赤道上）那么它贡献的角动量就越小（大）。 5. 我们把极冰粗略看作是距离地球极轴十分近的物质，故其距离 r 值可以取为 0 ，即在地球的自转总的角动量中，这部分物质因为 r 十分小，近似 =0 ，所以它对地球的自转角动量的贡献 =0 6. 极冰融化了以后，那么这些水就离开了极地，比较平均的散布到地球表面各个纬度上，平均而言它们与地轴的距离就加大了，于是它们提供的角动量也加大了。 7. 以 m 表示地球质量 ( 不含极冰质量，在近似计算中是否包含它对结果没有什么影响，因为它们差 5 个数量级 ) ，即 m=6*10^24kg, mi 表示极冰质量，即 mi=2*10^19kg, r 表示地球物质与地轴的平均距离 ,v 表示有极冰时的地球物质的平均速度 ,Δv 表示极冰消融以后地球物质的平均速度的变化量。以 L 表示地球的总角动量（它在冰消融过程是不变化的）。 8. 在有极冰存在时地球总角动量 La=m*r*v+mi*0*v=m*r*v （利用了极冰与地轴的距离为 0 的近似， * 号表示 “ 乘 ” ） 9. 而在没有极冰存在时 , 原极冰质量所具有的与地轴的距离也认为等于 r ( 实际比这个值还大些 ) 的角动量，所以总的角动量 Lb= （ m+mi ） *r*(v+Δv ) 10. 利用极冰消失前后总角动量守恒性 , 有 La=Lb, 即 m*r*v= （ m+mi ） *r*(v+Δv ) ，或 m*v= （ m+mi ） *(v+Δv ) 11. 考虑极冰质量远比地球质量小， m*v= （ m+mi ） *(v+Δv ) 12. 利用近似计算技巧，得（ Δv/v ） = -(mi/m ），它就是我们计算地球自转速度的关系式。即极冰质量与地球质量的比值等于地球自转运动速度的变化量与地球自转运动速度的比值。 13. 上面的关系式也就是地球速度的相对变化（减慢） = 极冰质量与地球质量的比值，而根据开始给出的数据它 =(2*10^19)/(6*10^24)=0.3*10^-5 14. 一天是 86400 秒，它的 0.3*10^-5=0.26 秒 15. 即目前规模的极冰消失使地球旋转一周所需要的时间比过去增加了大约 1/4 秒。 16. 以上就是我对极冰消失引起地球旋转变慢的估算思路、数据和结果。其是否合理请大家评议。 17. 又，如果地球进入新的冰期，那么它一天的长度会变短。如果地质学告诉我们历史上大冰期的极冰数量，我们也可以用这个思路计算它对当时的一天的长度的影响。 本文引用地址： http://blog.sciencenet.cn/blog-2024-9001.html 此文来自科学网张学文博客，转载请注明出处。
个人分类: 气候学|3543 次阅读|11 个评论
极冰如果消失，一天的长度就增加1/4秒
热度 2 zhangxw 2007-9-15 18:36
极冰如果消失，一天的长度就增加 1/4 秒 （张学文， 2007-9-15，原创稿 ） （ 本人对地质学一无所知，所以下面的认识是否可笑或者有点道理，就请专家指正。 -- 这是我在另外一篇短文的结尾的话，现在借来 ） 人们每天说气候变暖，我也得跟着大家想点有关的问题。于是最近形成了：如果极冰真的消失，地球自转的速度就减慢，我初步估算大约每天延长 1/4 秒的认识。 下面是我分析认识 1. 比拟的问题：溜冰者手里拿着两个哑铃，他伸开臂膀后先是旋转开来，然后是收缩双臂。你猜会出现什么结局？ 2. 答案应当是他转得更快了。理解这个自然现象的核心点是溜冰者的旋转的角动量在收缩双臂时变化很小（角动量守恒），而收缩双臂就是旋转的半径小了，这时要保持角动量不变化的唯一办法就是自己旋转的速度增加。 3. 反之，如果溜冰者先是收臂并且旋转，而后突然伸臂，那么他旋转的速度就突然减小。 4. 如果读者反对我前面的认识，请不必看后面的内容，从现在开始批判我。如果读者同意、认识、并且自己做试验证实了我的认识，请跟者我把这个道理用到地球上。 5. 目前地球的两极保存了大量的冰雪。它类比于前面分析中溜冰者抱着哑铃的状态。地球一天转一圈极冰自然也跟着转一圈。但是我提醒大家：由于极冰离地球两极（地轴）十分近，它们随地球自转而走的距离不大，在极点，这个距离是 0 公里。 6. 想象在某地质时期气候严重变暖，而使过去的极冰消失，于是变成水的那些原来的冰，就流入地球的各个纬度而不是困于原先的高纬度极区了。请注意，这些物质（原为冰的水）每天自然也得陪着地球一起旋转，但是由于它们流到地球的各个纬度，它们每天旋转的路程就长了很多，例如它们要是到了赤道，每天就要跟着地球走 4 万公里。 7. 大量的物质从原先运动速度很小变成了每天奔跑上万公里，这能量是谁给的？另外，也许这是更重要的一点：冰在极地时离旋转轴十分近（转转半径十分小），其角动量小，而它变成水流到赤道等中低纬度时，它们旋转半径就增加了很多。按照物理学的公式，旋转半径的增加就使角动量增加。 8. 由于角动量是守恒的，融化的水的角动量的增加就需要用地球的角动量的减少去补尝，于是地球自转一圈用的时间就拉长了。这道理与抱着哑铃旋转的溜冰者伸开双臂以后旋转变慢是一个道理。 9. 根据我的初步估算（如何估算暂不说，日后允许我说明以至订正）：目前两极的冰全部融化，可以使地球自转一周（一天）的时间拉长 1/4 秒。 10. 如果这个问题早就有学者给出，那么就算对地球物理学外行的张学文在大家面前献丑了。如果这个问题过去无人指出，请各位网友在必要时帮助证明，张学文在 2007-9-15 第一个指出了这个问题。而张提出的地点不是权威刊物，而是科学时报的博客（ http://www.sciencenet.cn/blog/zhangxw.htm ）、论坛、气象港（ http://qxg.com.cn ）、张学文文库 ( http://xjqxsc.idm.cn/zhangxw%20web/index.htm ) 、潜科学论坛（ http://qkxue.com/bbs/forumdisplay.php?fid=2 ）、奇迹论坛（ http://www.qiji.cn/forum/forum4.htmlsid=7bb42c5cba57d87a091fc6fcb3349424 ）。
个人分类: 一般科技.1.|5927 次阅读|9 个评论
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