用數(shù)學模型驗證牛頓對歲差的解釋是否正確

1、用數(shù)學模型驗證牛頓對歲差的解釋是否正確摘要；牛頓對歲差現(xiàn)象的解釋已有300余年的歷史，根據(jù)直角坐標系我們知道這里存在一個簡單的數(shù)學模型，即；A+a=0。隨著地球科學的不斷進步，對歲差現(xiàn)象還存在另一個鮮為人知的數(shù)學模型，那就是；A+oa=或a。數(shù)學模型A+a=0，是牛頓用地軸作圓錐運動解釋歲差現(xiàn)象的。而A+a=或a是用“地球差異旋轉(zhuǎn)”解釋歲差現(xiàn)象的數(shù)學模型。這兩個數(shù)學模型都可以解釋歲差現(xiàn)象，但其中只有一個是正確的。至于那個是正確的，需要來自南半球的觀測數(shù)據(jù)來證明。本文根據(jù)近一百多年的天文觀測資料，發(fā)現(xiàn)極移包含各種復雜運動。除了周年周期和張德勒周期外還存在長期極移周月、半月和一天左右的各種短周期極

2、移。地球的非剛體結(jié)構(gòu)，引起地殼自由擺動極移的振幅約為±0.4角秒，相當于在地面上一個12×12平方米范圍。其中長期極移表現(xiàn)為地極向著西經(jīng)約70°80°方向以每年3.33.5毫角秒的速度運動。根據(jù)以上資料，針對牛頓對“歲差”的解釋是地軸作圓錐運動，大膽地提出了質(zhì)疑。26000年的歲差周期及日、地、月公自轉(zhuǎn)系統(tǒng)運動周期相差甚遠，同時也不合乎慣性的邏輯。喜帕恰斯和虞喜推算出的歲差常數(shù)也相差甚遠。許多矛盾說明，牛頓對歲差的解釋有誤。牛頓對歲差的解釋其中隱藏一個簡單的數(shù)學模型，因南半球同屬同軸運動，故絕對值相等，符號相反。其數(shù)學模型可用A+a=0來表示（見圖1），

3、根據(jù)數(shù)學模型，南北半球的歷法，應有兩個“歲差常數(shù)”事實上卻沒有，但卻不影響南半球的歷法。以此看來，對“歲差”的解釋必然還存在另一種鮮為人知的解釋方法“地球較差自轉(zhuǎn)”。迷信及分科過細，導致我們喪失了認識自然規(guī)律的能力。其實，牛頓對歲差的解釋有一個非常簡單的數(shù)學模型和幾何圖形，我們卻棄之不用。以致，讓錯誤的地軸圓錐運動，影響我們?nèi)儆嗄?，耽誤了地球科學、地球動力學及地震預報研究的健康發(fā)展。關(guān)鍵詞；地球?qū)尤?gòu)造 地球較差自轉(zhuǎn) 地球傾斜自轉(zhuǎn) 萬有引力 外核潮汐 與時俱進牛頓對歲差的解釋是否正確？暫且不論。我們先熟悉一下在中學課堂講過的直角坐標系四象限（如圖1）。第一象限為正，第三象限為負。線段Aa無論

4、運動到線段A1a1還是運動到線段A2a2的位置，線段oA與線段oa之合都是0。如果在南半球測量的值與北半球測量的值符號相同，說明牛頓把歲差的現(xiàn)象解釋錯了。如果在南半球測量的值與北半球測量的值符號相反，說明牛頓對歲差現(xiàn)象解釋是對的。公元前二世紀，古希臘天文學家 喜帕恰斯 首次發(fā)現(xiàn)了歲差現(xiàn)象，并推算出每100年后退1°。公元四世紀中國天文學家 虞喜 也發(fā)現(xiàn)了歲差現(xiàn)象，并定出每100年后退2°。關(guān)于歲差產(chǎn)生之原因，在兩千多年漫長的歲月里無人能解。希臘的天文學家喜帕恰斯和中國的天文學家虞喜 都同屬北半球不同緯度國家，在數(shù)據(jù)上出現(xiàn)如此巨大差異，這里就隱藏著一個秘密“地球較差自轉(zhuǎn)”的問

5、題，值得我們今天認真研究。到了十八世紀，牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力，牛頓第一個指出產(chǎn)生歲差的原因是太陽和月亮對地球赤道隆起部分的吸引。在太陽和月亮的引力作用下，地球自轉(zhuǎn)軸在空間繞黃極描繪出一個圓錐形，繞行一周約需26000年，圓錐形的半角約為23.5°。在“地球固定論”的年代又缺乏來自南半球的觀測數(shù)據(jù)，只能把由“地球較差自轉(zhuǎn)”引起的“歲差”現(xiàn)象，錯誤地解釋為地軸作圓錐形運動（如圖2所示）。我們可以把地軸作圓錐形運動來解釋歲差的方法，用數(shù)學模型A+a=0來表示，但用地殼和地幔因外核的潮汐作用而滯后于內(nèi)核旋轉(zhuǎn)來解釋“歲差”現(xiàn)象，更為合情合理。根據(jù)坐標圖所示，X軸上面的點數(shù)值設為正，則X軸下面點的

6、數(shù)值則為負。南北半球應符號相反。在北半球來講；歲差導致二分二至點西移，根據(jù)A+ a=0數(shù)學公式，我們不難看出，在南半球來講；歲差導致二分二至點必須東移。南北半球?qū)偻S運動，其絕對值相等符號相反。這樣一來應該影響南半球的歷法問題尤為突出。從牛頓解釋歲差的三百多年的時間里，南北半球共用北半球的“歲差常數(shù)”對南半球的季節(jié)歷法卻沒有任何影響，出現(xiàn)了A+ a= 2A或2 a的數(shù)學模型，與牛頓解釋歲差數(shù)學模型A+a=0相互矛盾。這就給我們提出一個尖銳的問題，牛頓對歲差的解釋是否出現(xiàn)失誤？現(xiàn)在看來，我們有必要在南半球測量南半球的“歲差數(shù)值”。地球雖然分南北半球，但地軸只是一根，按牛頓的解釋歲差的方法，地軸在

7、北半球向西，那么在南半球必然向東。我們把北半球的西移歲差數(shù)值設為正，那么南半球的東移“歲差數(shù)值”必然為負，地軸不可能象雙截棍中間有萬向節(jié)。根據(jù)公式A1+ a2=0，南北半球的歲差數(shù)值之合必然為零。如果測量的南北半球歲差數(shù)值相加等于零那么就證明 牛頓 地軸圓錐運動就是正確的，否則就是牛頓把由“地球較差自轉(zhuǎn)”導致的歲差錯誤的解釋為地軸圓錐運動?！暗厍蜉^差自轉(zhuǎn)”理論的發(fā)現(xiàn)必然引起地學史上的又一次革命，徹底改變了三百多年以來人們對“歲差”解釋的錯誤觀念?，F(xiàn)代發(fā)現(xiàn)地球是層圈結(jié)構(gòu)，主要由地殼、地幔、液體外核、固體內(nèi)核等組成（見圖3）。各個層圈密度不同、壓力不同、體積不同、溫度不同、旋轉(zhuǎn)慣性亦不同。外核的潮

8、汐使地幔和地殼在內(nèi)核上向西差速。導致二分、二至點的西移，延長了恒星年的時間。這就是“地球差異旋轉(zhuǎn)”。宋曉東博士利用地震波成像系統(tǒng)，經(jīng)過十年的努力已證實地殼每年慢于內(nèi)核旋轉(zhuǎn)0.30.5°。又因地殼是龜裂板塊狀，潮汐又在低緯度幅度大，故而使地殼板塊有“較差自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象。早在上個世紀60年代，中國地質(zhì)學的先驅(qū)，李四光 就提出了地球存在層圈轉(zhuǎn)速差比，從內(nèi)到外分別是；3.270：1.696：1.162：1的理論（見圖3所示）。其實歲差的發(fā)現(xiàn)，是說明地球存在“地球較差自轉(zhuǎn)”和“地球差異旋轉(zhuǎn)”的存在，只是在當時“地球固定論”的那個年代，人們還沒有認識到地球是層圈結(jié)構(gòu)，還不知道地球?qū)尤Υ嬖诓町愋D(zhuǎn)，受

9、地球固定論的限制，于是牛頓把“地球較差自轉(zhuǎn)”導致的“歲差”現(xiàn)象，錯誤地解釋為地軸的圓錐形運動也在所難免。地球的層圈結(jié)構(gòu)，天體引力的存在及地球的傾斜自轉(zhuǎn)，導致“地球較差自轉(zhuǎn)”和“地球差異旋轉(zhuǎn)”，我們把地球較差自轉(zhuǎn)，地球差異旋轉(zhuǎn)，南北半球易位的三位一體命名為“殼幔弦動”?！皻めＯ覄印睂е碌貧ず偷蒯Ｔ趦?nèi)核上南北半球的易位。南北半球的易位，解決了兩極有熱帶遺跡、赤道有冰川遺跡、巖石感應剩磁場來回反向（地球磁場逆轉(zhuǎn)）、大陸漂移動力、滄海桑田變換、地球差異旋轉(zhuǎn)等諸多自然之謎?！皻めＯ覄印崩碚摰奶岢鰧μ煳摹⒌乩?、生物學、地震預報研究、未來可持續(xù)發(fā)展等領(lǐng)域影響意義深遠而重大。奠定了地球動力學的基礎(chǔ)。參考文獻

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