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日光监测地球极移系统

阅读：615发布：2020-06-09

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权利要求

1.日光监测地球极移系统是以太阳作为参考点，利用日光照射物体投影规律和望远镜聚焦太阳光束会随着地球自转，摆动在坐标靶图上移动的规律。在地球南北极地竖立标杆，建立监测地球极移系统。用摄像机记录下这些阴影和聚焦光点移动变化过程。将这些信息传递到计算机进行存储，然后按时段，找出任意两个标杆同时段阴影弧线段的起止位置。再依据垂径定理，通过弧线段找出圆心，即新极移点。将一天中的极移点，按出现的先后秩序连接起来，绘制出一天的极移图。通过望远镜聚焦光点在坐标靶图上的晃动，可以知道地球的瞬间摆动。
有了一天的极移资料，我们还需要模拟出太阳系的环境，把太阳，月球某时段所处的位置和地球一一对应起来，再把地球上的因素如海水潮汐，青藏高原，大气环流，地震等因素联系起来，结合极移偏离方位，综合分析得出极移产生的原因和规律。
日光监测地球极移系统对于我们了解因极移引起地球各地的经纬度变化和离心力作用发生颤动式变化，影响地球运动，甚至于发生地震。了解星球间的引力作用，都有重要意义，与地学学科也有密切联系。

说明书全文

日光监测地球极移系统

[0001] 一、技术领域：本发明属于监测地球极移的系统装置。

[0002] 二、背景技术：旱期人们先是根据纬度变化来研究极移变化的。现在监测地球极移方法多采用激光技术和甚长基线射电干涉技术。以及人造卫星多普勒观测方法。

[0003] 三、发明内容：1、我们为什么要花大力气建立日光监测地球极移系统，它的意义何在？

[0004] 从近期利益看主要是探索引发地震的根本原因，从长远利益看主要是分析了解地球过去演化历史和未来发展趋势。

[0005] 从我们掌握的资料分析判断，地球自诞生以来，曾经有过多次大极移。地球各地都经历过冰川与赤道的交替变换。而且每次大极移都是太阳、月亮、地球引力与地球自转的离心力相互作用，使地壳破裂造成的。地球在自身引力的作用下，重新整合复圆。自转重心发生新的变化出现大极移。以南极为例，科考发现南极大陆有煤炭，且储量丰富。这是不争的事实。按现实气候条件，南极绝对不可能生长出荗盛的森林，也没条件形成煤炭。而煤炭的存在，说明南极自地球有绿色生命以来，至少有过一次植物繁盛时期。曾经是赤道热带地区或温带地区。据此，我们可以有两种假设，第一，假设南极先处于热带气候，这里森林荗盛。其它地区处于极地冰川气候。经过一次大的地质变化后，出现大范围极移。随后，原先本是极地冰川现在变成赤道热带地区，或是温带地区。冰雪开始消融气温变暧，植物从别的地方迁移漫延过来。而原先的热带地区气候突然变冷，荗密的森林植物死亡，被泥土或冰雪掩埋。长时间在特殊地质条件下形成煤炭，形成今天的地球状况。

[0006] 第二种假设，南极先处于极地冰川气候，其它地区是赤道热带气候。突然遭遇大的地质变迁，出现大极移，冰川区和热带地区相互交替，南极变成赤道热带地区或温带地区。植物开始繁盛。后来又突然出大极移。南极又重新变为极地冰川地区，植物突然死亡，被泥土冰雪掩埋变成煤炭。其它地区又恢复到热带地区，冰雪融化，动植物又开始繁衍。直到地球现状。

[0007] 如果第一种假设成立则南极在有绿色生命的年代里，至少有过一次大范围极移。第二种假设成立，南极至少有过两次大范围极移。

[0008] 我们还可以通过地质资料“冰臼”来说明地球发生过多次大范围极移。

[0009] 全世界各地有过冰臼的报道不少，北美、北欧、南极等地也有一些报道。在我们中华大地上报道更多，更详细。自高纬度区的北方到低纬度低海拔的海南岛，广东、福建、湖南、黄山、庐山、西藏、内蒙都发现有许多冰臼。

[0010] 冰臼是古冰川作用的直接产物和古冰川作用的重要遗迹和证据。也是古冰川运动存在的有力见证。

[0011] 冰臼的确是冰川消融时，冰块、碎石、水居高临下，强烈冲击，濺射研磨而形成的深坑。但是它必须是在大范围极移的情况下，极地冰川突然变成赤道热带地区或温带地区。那些低海拔、雪线以下冰川遇到高温，由表层开始急剧融化，因冰层很厚，落差很大，冰块、碎石、冰水居高临下形成强大的冲击力，冲击冰层下的基岩，冲击和研磨形成深坑，即冰臼。

[0012] 雪线以上的冰川，既或是处在热带地区也不会快速融化。不能形成强大的水流，也不会在基岩生成冰臼。

[0013] 不经历大范围极移的极地冰川也因为融化速度慢不会形成激流，也不会生成冰臼。

[0014] 这就是我们今天能在低纬度、低海拔地区的海南岛、广东等地区找到冰臼的原因。也说明这些地区曾经是极地冰川地区。

[0015] 根据我们已经掌握的资料来看，全世界冰臼煤炭的分布范围十分广泛。有冰臼的地方证明它曾经是冰川地区。有煤炭的埋藏，证明这个地方曾经是植物荗盛的热带或温带地区。冰川区不可能长有荗盛的绿色植物，反过来有森林的地方不可能是冰川地区。而现在我们发现的冰臼和煤炭在同一个地区都存在。这些证据充分说明在地球漫长的历史长河中，全世界大多数地方都经历过极地冰川与赤道热带和温带的交替变迁。大范围的极移发生过多次。南、北极地和赤道不是永恒不变的。而是随着地球的大地质构造变化，以及自转轴心线随重心变化而随时调整变化的。

[0016] 为什么会产生大范围极移呢？要回答这个问题，先让我们把目光投向太阳系和太空。我们会发现太阳和所有恒星、各大行星、大的卫星，都是圆形球体。为什么不是其它形状呢？是谁把它们雕凿成如此规则的圆球呢？为什么要不停地自转而又互相吸引，无一例外呢？万有引力是宇宙物质的共性。星球靠自身引力把周边物质吸引到自已周围。引力方向是指向球心的，而且半径相同的球面，引力处处相等。但星球自转产生离心力的大小却是与自转轴心线垂直半径长短来确定的。半径越长离心力越大。南北极地引力和离心力不在一条直线上。极地轴心线附近没有足够引力吸引更多物质，由于引力和自转离心力规律，两方面因素决定了星球在宇宙中运行只能是以圆形球体存在，而不能是其它形状。

[0017] 星球间的引力作用加上自转时离心力差异这两个因素，又是打破星球维持圆球形状的元凶，使得星球外壳破裂，形成地震和大范围极移。我们以地球为例来分析大极移的形成过程，地质研究显示，喜玛拉雅运动发生在距今0.8-0.03亿年，喜玛拉雅是年轻的山脉。可是如今它却变成世界屋脊。是什么力量把它抬升这么快？原因是它地处赤道附近，地球自转时产生的离心力最大，加上周边的地质环境，使得它不断上升，地球将会由圆变得不圆了，变成严重的椭球体了。当地球的引力承受不了强大的离心力时，加上星球间的引力作用，就会打破平衡，出现山崩地裂，大地震，喜玛拉雅山脉会在地球引力作用下陷进熔融的岩浆之中。在一场大的地质构造运动过后，地球重新恢复到圆形球体。新面貌的地球重心会发生巨大调整。出现大范围极移。那时候，南北极和赤道都不会是现在的地方。下面说说地震的成因。

[0018] 探索引发地震的根本原因

[0019] 地球自转产生的离心力和星球之间的相互作用力，是引发地震的根本原因。

[0020] 太阳系是一个以太阳为中心的大家庭，八大行星依离太阳距离由近及远的次序是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星、海王星。小行星绝大多数在火星与木星之间的椭圆轨道上，组成一个小行星带。它们每个的体积并不大，但数目很多，已能确定其运行轨道的有近2000颗。

[0021] 地球作为太阳系大家庭中的一个成员，除了一刻不停地自转外，还要绕太阳公转，并随太阳一起在银河系中运动。地球在太阳系运行的过程中，对地球影响最大的作用力有三个方面。一、地球本身的引力。二、地球自转产生的离心力。三、太阳的引力和星球之间的相互作用力。

[0022] 一、地球自身的引力。

[0023] 在天体的形成和演化过程中，引力起着主导作用；在广袤的宇宙中，在天体之间，引力相互作用占据着主宰地位。

[0024] 由于地球自身的引力作用，地球上所有物质都有重量，重力方向垂直指向地心。地球是一个球形天体，地球半径六千三百七十八千米，岩石从地表堆积到地心，层层挤压。在这么厚的巨大物质重量的重压下，越是接近地心的物质，承受的压力越大，密度越大，温度越高。相反，越是远离地心的物质承受的压力越小，密度越小，温度越低。由于压力的作用，24
地球的核心深处物质平均密度为10.72克/立方厘米，质量为188×10 克，温度在6800℃以上，物质呈液体状态。地幔介于地壳与地核之间它的平均厚度达2900千米，体积约有
6 24
898000×10 立方千米，平均密度为4.53克/立方厘米。总质量为4068×10 克，可以说是地球的主体。这里温度和压力都比地壳部分显著增高。压强有100多万大气压，温度大约有1200∽2000℃。而且随着深度的增加不断增大，地幔也可分为上、下两层，35-1000千米左右为上地幔，1000-2900千米为下地幔，根据资料上地幔的一部分即从70-100千米到
200-400千米这一层里，岩石可能接近于融溶状态。具有较大的可塑性，可以缓慢的流动，这里是炽热岩浆的发源地。

[0025] 地壳是指地球外表一层坚固硬壳，其平均厚度约17千米，地壳主要由硅铝氧化物组成。地壳按其厚度和物质成分不同，又可分为大陆地壳和海洋地壳。大陆地壳比较厚，其平均厚度在35千米左右，我国的青藏高原最厚可达60-70千米。而大洋地壳则比较薄，平均厚度只有6千米左右。

[0026] 引力来源于物质。地球上所有物质的引力汇集在一起构成巨大的地球引力。由于地球的引力作用才把地球上所有物质凝聚在一起，构成一个复杂圈层结构的天体，如果以地球表面为界面，可分为内部圈层(地壳、地幔、地核)和外部圈层(大气圈、水圈、生物圈)。也由于地球的引力作用，地球上所有物质才有重量，逐层积压，重力直指地心。使得地幔、地核深处的压力极大，温度极高，物质的密度极大，原本在地表的岩石固体物质，在这里熔化变成流动的岩浆液体，在外部压力下，产生强大地心内应力，是地震、火山喷发形成和发展的强大的动力源泉。

[0027] 也为火山喷发提供巨量的流动的高温液体物质。

[0028] 地球是个圆形球体它的外包裹层，地壳是由固体岩石构成的，象西瓜皮一样包围在地球外层，呈曲拱形。曲拱可以承受巨大的外部压力和内部引力。从地壳岩石圈一经形成后，地壳物质的向心压力就是一个稳定的常数。但曲拱对外部星球的引力(拉力)、地球内部强大的压强形成的内应力和地壳自转产生的离心力的承受力相对较差。平常情况下因地球引力使物质堆积形成的巨大压力，与地核深处岩浆受重压产生的巨大压强形成的内部应力是平衡的。尽管地球内部压力如此巨大，地震和火山喷发，也必须有引发的因素才会发生。

[0029] 二、地球自西向东绕地轴自转，产生了强大的离心力。

[0030] 地球是一个椭球体，赤道半径6378.140千米，极半径是6356.755千米，每天绕地轴自转一圈。

[0031] 我们都知道，做圆周运动的物体，必须要有一个足够大的向心力，在向心力的作用下才能改变物体的运动方向。

[0032] 地球上的物质要做圆周运动也必须有一个强大的向心力，在向心力的作用下，比如地球外层地壳的物体才会产生向心加速度。因而时刻改变着地壳物质的运动方向，这个向心力就是地球的吸引力。

[0033] 作圆周运动的物体即然受到一个向心力，那么根据作用力与反作用力定律，作圆周运动的物体必同时受到一个反作用力，这个反作用力是沿着半径背离圆心的，所以叫做离心力。离心力的大小等于向心力。

[0034] 向心力的大小，跟做圆周运动的物体质量m，圆周半径r和运动角速度ω有关系。

[0035] 离心运动使做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总是有沿着圆周切线飞去的倾向。其所以没有飞去，是因为受了向心力作用的缘故，从某种意义上讲，向心力的作用，是不断地把物体从圆周运动的切线(这是它不受向心力时将会运动的路线)拉到圆周上来，使它同圆心的距离保持不变。一旦作为向心力的合外力突然消失，物体就沿切线飞去，离圆心越来越远。

[0036] 除了合外力突然消失这种情况外，在合外力不足提供物体做圆周运动所需的向心2
力(F＝mrω)时，物体也会逐渐远离圆心，这是因为在这种情况下，合外力虽然把物体拉离开切线，但还不能把它拉到圆周上来的缘故，所以物体将沿着切线和圆周之间的某条曲线运动，离圆心越来越远。

[0037] 做匀速圆周运动的物体，在合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动。

[0038] 天体之间做圆周运动无论是星球的自转还是行星绕太阳公转的向心力，实质就是任何有质量的物体之间的相互吸引力。都遵守万有引力定律：宇宙间的一切物体都是互相吸引的，两个物体间的引力大小，跟它们的质量的乘积成正比，跟它们的距离的平方成反比。

[0039] 1、地球表面因高山、丘陵、海洋高度差异，自转过程中产生的离必力差异。

[0040] 地球是个庞大的球体，从太空拍摄的图片看，圆周是一条非常光滑的曲线，见不到高山隆起，海洋凹沉的锯齿状曲线。但是地球表面并不像我们通常所见到的球体图片那样浑圆而光滑。而是凹凸不平，高低参差不一，就全球来说，地形上最大差异和起伏，是大海和陆地的差别。一般认为，凸起的是陆地，凹下去的是海洋，但是陆地或海洋也并不是到处都一样高低。以我国为例，在陆地上，有高入云霄的喜马拉雅山，素有“世界屋脊”之称。也有居于崇山峻岭包围之中的吐鲁番盆地、四川盆地。有高低起伏的江南丘陵，也有一望无际的华北平原、东北平原、八百里秦川。再看海洋，不仅海洋表面有起伏，而且海底也是不平坦的，海底也和陆上一样，有海底山脉，也有千沟万壑。如位于西太平洋的马里亚纳海沟，深达11034米。海底山脉首尾相连，纵贯全球各大洋中，有的山脉露出海面，形成海洋岛屿。海底也有海洋盆地，海底平原。

[0041] 地球表面高低起伏，相差如此巨大，在地球自转的圆周运动中，产生的离心力也是不均衡的。

[0042] 2、地球纬度不同，地表到自转轴心线半径差异，导致地球自转产生离心力差异。

[0043] 地球绕地轴自转，赤道线一带半径最大，赤道周长4万多公里，合华里就有8万多里，地球自转一周就是一天，在赤道地区人们即使坐着不动，每天也等于“走”了8万多里路。平均每秒的速度463米，时速1667千米。赤道地区的速度最大，其它纬度地区逐渐变小，两极地区速度最小。以赤道线为中线分别走向两端的南北极，球面到地球轴心线的半径逐渐变短，我们知道不同半径圆周运动需要的向心力大小不同，向心力的大小跟做圆周运动的物体质量，圆周半径和运动的角速度都有关系。虽然它们的角速度一样，但以赤道线为中线，到南北极的圆周半径逐渐变短，物体质量也不均衡，相差很大。不同纬度的地区，在地球做圆周运动中，需要的向心力不同，产生的离心力也不同。当离心力小于向心力(引力)的时候，地壳的物质做圆周运动；离心力大于向心力(引力)，地壳物质会逐渐远离圆心，合外力把地壳物质拉不到圆周上来。使地壳发生破裂。

[0044] 3、地球的引力在不同地区却基本上相同，是个常数。

[0045] 地球在不同的地方对物质的引力大小有差异，但差异很小，这一点可以从重力加速度g的数据中推断出来(在地球上不同的地方，g的大小是不同的，赤道上g＝9.780米2 2 2
/秒，在北极g＝9.832米/秒，在北京g＝9.801米/秒。在通常的计算中可把g取
2
作9.8米/秒 )。

[0046] 地球引力是一个常数，而且是有方向的，是竖直向下指向地心的。离心力大小在不同地方是不一样的，离心力的方向总是与地球旋转的轴心线垂直，离心力的大小取决于地球表面到地球旋转轴心线的垂直半径。与地球引力方向存在一定夹角。也正是这个原因，宇宙中的旋转天体都被打造成圆球状，而不是圆柱体，长方体或其它形状。

[0047] 4、引力与离心力的相互影响过程与结果

[0048] 我国的地形西高东低，青藏高原南缘的喜马拉雅山脉平均海拔6000米，有46座7000米以上的高峰，在全世界19座8000米以上高峰中，占了16座，是世界上拥有高峰最多的山脉。

[0049] 青藏高原面积达230万平方千米，平均海拔4500米，是世界上最高的高原，被称为“世界的屋脊”。

[0050] 四川盆地位于青藏高原东端的万山丛中，海拔比青藏高原低的多，虽然同处于一个纬度地区，海拔高度相差好几千米。在地球自转运动中，两地的离心力相差悬殊，人们通过测量，认为珠穆朗玛峰以每年几毫米的高度在上升，实际上也是青藏高原距离地球自转轴心线的半径大，质量巨大，因此离心力也大。而地球的引力大小，与地球半径物体质量有关，与角速度无关，是一个常数，不会随着地壳表面旋转的角速度变化而跟着变化。这就会出现离心力与向心引力失去平衡，使海拔高度高的地区与海拔低的地区地壳破裂。在出现破裂的瞬间，地球深处的岩浆就会乘机冲出地面，而地球引力又要将地壳的物质拉回原来圆周的位置，这样两种力量斗争的过程，就是地震的过程，当两种力量平衡后，地震也就停止了。震后一些地区地壳上升了，一些地区地壳下沉了，只是我们现在没有一套精准的地面变化监测设备，震前震后没法参照比对。

[0051] “类木行星”上的光环是星球自转时离心力的产物。

[0052] 八大行星按离太阳的距离由远及近的次序是水星、金星、地球、火星、木星、土星、天王星和海王星。

[0053] 根据质量大小、化学成分等的不同，行星可分为两大类，以地球为代表的这一类叫做“类地行星”，包括水星、金星、地球和火星。它们一般都是体积小、质量小、密度大，自转较慢的天体；另一类是以木星为代表的“类木行星”包括木星、土星、天王星和海王星。它们都是体积大、质量大、密度小，自转较快的天体，现在四个“类木行星”中的三个都发现有光环，观测证实海王星确实可能有光环。为什么“类地行星”没有光环？而“类木行星”有光环，而且环与环之间又是那么不同。回答应该是“类地行星”在自转圆周运动过程中，向心力(星球引力)大于或等于离心力，地球有足够的引力(向心力)保证表面的物体能在向心合外力的作用下作圆周运动。

[0054] 而“类木行星”的离心力大于或者等于向心力(星球引力)，缺乏足够大的引力(向心力)。使得地面碎石等物体离开地面，向地球上的尘埃颗粒那样飘浮在空中，但仍在星球的引力范围内，在切线与圆周之间的某条曲线运动，远处望去是一条条光环。物体做圆周运2
动向心力大小的计算公式F＝mrω 和物体作圆周运动存在离心运动的物理规律同样适用于其它星球的旋转运动。

[0055] 三、太阳的引力和星球之间的相互作用力。

[0056] 引力虽然用肉眼看不见，但我们都能感觉到它的存在。引力就像无数条有伸缩性的“橡皮筋”，从发源地出发，牵拉住周边的物体。那些距离近、离心力小的物体被拉回到引力出发地，和原有的物质溶为一体。那些距离远、离心力大的物体，则会在无数条“橡皮筋”的牵引下作圆周运动。如果这些做圆周运动的物体，遇到外力相互作用时，只要不超出“橡皮筋”的弹性范围，它们会自动调整运行轨道，达到新的引力平衡。当外力作用消除后，又重新恢复到原来的运行轨道。

[0057] 1、太阳的引力

[0058] 太阳系中，以太阳为中心，因太阳的引力作用，使得各行星绕太阳公转，太阳的位置不在各行星公转轨道的中心点上，存在一定的偏心率，地球不停地自西向东自转，同时沿着椭圆形轨道绕太阳公转，并随着太阳一起在银河系中运动。地球距离太阳有时近有时远。一天有时超过24小时，有时却不到24小时。说明地球在公转轨道上各个时段受太阳的引力是不一样的，离太阳近时受到的引力大，离太阳远时受到的引力小。

[0059] 2、地球、月球、太阳之间的相互作用。

[0060] 月球是地球的天然卫星，月球绕地球公转，地球领着月球绕太阳转圈。月球受地球的引力，也受太阳的引力，因同时受到两个方面的引力，这就决定了月球公转与自转周期相同。而其它行星主要受太阳的引力，所以公转和自转周期不同。地球绕太阳公转一圈约365天，同时每天自转一圈而月球绕地球公转一周需要29天多。公转和自转周期相同。月球的公转轨道与地球赤道平面不一致，不在赤道平面里转。它们都是周而复始的有规律地沿着自己的轨道运行。

[0061] 在月球绕地球公转一周的过程中，上弦月和下弦月的时候，有两次机会处于地球绕太阳公转的轨道线上，在这两个时候，地球与月球的引力线垂直于太阳。月球与地球的距离远近主要由月球和地球的相互引力大小来决定。地球、月球、太阳三者位置呈三角形。

[0062] 当月球绕地球公转到满月位置时，月球离地球最近，太阳离月球最远，因为这时作用于月球的引力是地球对月球的引力加上太阳对月球的引力之和。它们三者之间的位置关系是：太阳-地球-月球，并同处一条直线上。

[0063] 当月球运行到新月位置时，月球离太阳最近，太阳对月球的引力最大。月球距地球的位置最远。这时作用于月球上的引力是地球对月球的引力减去太阳对月球的引力之差。它们三者的位置关系是：太阳-月球-地球，同处于一条直线上。

[0064] 从以上分析可知月球绕地球旋转的轨道是一个椭圆形。从新月位置出发到满月位置，这段行程月球是逆太阳的引力而行，如同逆水行舟。从满月位置到新月位置，这段行程月球是顺太阳的引力而行，如同顺水行舟，这样一个顺行和逆行的过程，造成月球公转速度的不均匀。导致月球出现轻微的摆动。

[0065] 星球的运动都受万有引力规律的支配。它们之间的作用力是相互的。互动过程是十分复杂的。月球的运动受地球和太阳的影响，反过来月球和太阳同时可以影响地球的运行。月球绕地球公转的速度的不均匀性和离地球距离的远近变化，以及月球公转轨道不在赤道平面内，由于这三个因素通过引力的相互作用，会使地球晃动摇摆。比如，地球自转的轴心线不在一个固定地点，而是不停地在一定的范围内移动。出现极移现象；海洋的大潮涨落都发生在月亮的新月和满月位置。这些现象有力地证明月球和太阳可以改变地球的行动规律。

[0066] 引起极移的另一个原因是地球表面的高低起伏参差不齐。地球在自转的过程中也存在一个重心平衡问题。比如：夏至点为什么落在西径90度与北回归线交点上，而90度径线正好从青藏高原的中间位置穿过。夏至点就在“世界屋脊”珠穆朗玛峰的附近，是巧合还是必然？地球沿椭圆形轨道绕太阳公转，转一圈就是一年，这公转过程中，地轴和公转轨道成66度34分的倾斜，而且地轴的倾斜方向不变，北极总是指向北极星附近，这样太阳的直射点总是在南、北回归线之间来回移动。为什么地轴保持和公转轨道成66度34分的倾斜，而且倾斜的方向不变？主要原因是地球自转时要寻求重心平衡的缘故。夏至点是地球自转重心平衡形成的。青藏高原是地球表面高于平均海拔最高的地方，而且面积非常大，物质的质量也是地球表面最多的。假如把青藏高原多于地球平均高度的物质移走，那地球自转重心就会重新调整，地轴和公转轨道倾斜度就要改变，地球上的春夏秋冬就要重新描述。说不定青藏高原没有隆起还处在海洋中的时候，地球的气候并不是今天的样子。南北极地也不在今天的位置。

[0067] 地球的极移是以上几种作用力相互作用的结果。一、从地球本身来说，地球表面地势高低起伏差异很大，造成地球自转产生的离心力差别很大，重心偏移，引起极移。二、太阳不在各行星运行轨道的中心点，存在一定的偏心率，使地球在公转运行过程中，受到太阳的引力也是不均衡的。三、月球绕地球公转因受到地球和太阳两方面引力作用，运行轨道呈椭圆形。使月球和地球相互引力不断发生变化。总而言之，上述三种不稳定因素，它们相互作用，互相影响，形成合力，使地球在运行过程中出现晃动摇摆。使地球自转轴心线不是一个固定点，而是不停地在一定范围内移动。

[0068] 极移意味着地球要在南北极方向作以地球自转轴心线为中心线径向倾斜和摆动。由于地球上地形复杂，各个地方，因为海岸有岩岸和沙滩的区别，海水深浅不一，海岸弯曲多变，海面宽窄不同。地球作径向倾斜和摇摆，陆地的变化很小，海水因地形的改变要发生较大的流动。形成较大的水位差。又因地球是个球体，而不是一个平面，地球极移，在同一纬度的地区，经度不同的地区，地球表面位移也不同，世界各地的潮汐会千差万别，大洋中的岛峪潮差一般只有几十厘米，有些海域甚至小到可以忽略的地步，被称为无潮海。我国沿海各地潮差不同，渤海、黄海沿岸约相差3-4米，东海沿岸达6-8米，南海沿岸大多在3米以下，其中广州湾和北部湾可达4米以上，海南岛沿岸潮差只有1米左右。钱塘江口的最大潮差达8.9米。加拿大东海岸的芬地湾，最大潮差达16.3米，是世界上潮差最大的地方。根据各地潮差的大小统计分析，赤道地区的潮差最小，而靠近极地的潮差相对最大。世界上多数地方的海水每天都有两次涨落，有些地方潮水一天涨落一次。根据这些现象，可以推断是极移的变化才出现的世界各地潮汐差异。并不是引潮力的结果。如果是引潮力引起的，那每天地球自转一周，月球也在绕地球旋转，一天中地球的某一地区只有一次与月球面对面的机会，引起潮汐的机会只有一次，不会出现两次潮汐，潮位最高应是距离月球最近的赤道地区，引力最大，潮汐涨落也最大。两极地区离月球距离最远，引力较小，潮汐涨落最小。与现在的潮汐现象相反。

[0069] 以上我们从各方面分别对作用于地球的几种作用力进行了分析，那么它们又是如何相互作用，相互联系的呢？它们相互作用后，在地球上有何反映和表现呢？[0070] 我们通过剖析5.12汶川大地震的成因予以说明。

[0071] 在太阳系的八大行星中，地球的体积算不上大，但构成地球的物质密度大，地球的引力是这些物质引力集合而成的，由于地球表面起伏变化，凹凸不平，不同地区引力大小会有差别，但差异很小，我们可以拿青藏高原为例子说明这个问题，如果我们用海平面到地心的距离作地球半径的参照物，陆地上海拔高度最高的“世界屋脊”青藏高原平均海拔高度不过6千米，与地球赤道半径6378.140千米相比不过是千分之一，所以青藏高原的引力与其它平均海拔高度地区的引力相差很小。引力的差别可以忽略认为是一个常量，无论地球是静止或旋转它都不会改变。但是离心力却随着地球纬度的不同而不同，同一纬度区域由于有海洋、平原、高原的差别，地球半径也不同，虽然地球旋转的角速度相同，但是离心力会发生巨大变化。拿青藏高原与四川盆地为例，这两个地区相比，虽然同处在一个纬度线上，青藏高原的海拔高度比四川盆地高的多。地球自转过程中产生的离心力也会相差银大，当这两个地区与太阳、月球面对面的时候，这两个天体的引力会同时对这两个地区产生拉力，因地球的引力是个常量，青藏高原的离心力大于四川盆地，我们通过计算找出这两个地区引力变化情况：

[0072]

[0073]

[0074] 青藏高原会被拉动，而四川盆地不会被拉动。一个动、一个不动，就会使地壳破裂，引发地核岩浆流动，岩浆试图冲出地面，但地球的引力又会拉住地壳物质回到原圈位置，两种力量斗争的过程就是地震的过程。汶川位于青藏高原与四川盆地的交界处，频发地震也就在所难免了。地球内应力能量通过地震得到一定释放，达到新的平衡，地震也就停止了。地震是地球深处的强大压力通过地壳运动方式释放能量。

[0075] 火山喷发是地球深处的岩浆在强大的压力作用下，岩浆沿着地壳的裂缝喷出地面，而形成火山喷发。火山喷发主要是地球深处的强大压力通过岩浆外泄释放能量。

[0076] 通过分析，我们概括总结得出结论，地球引力产生的重力作用，地球上的物质从地面到地心层层堆积重压，使地幔、地核深处岩浆高压高温，为地震和火山喷发提供了强大的动力源泉；地球表面高低起伏凹凸不平，地球自转产生的离心力差异作用；太阳引力和星球之间的相互作用力。在这三种力量合力作用下，海洋、陆地都在不停地起伏运动，好像地球在有节律地呼吸，有时平静，有时躁动，其中地球自转产生的强大离心力和星球之间的相互作用力是引发地震的根本原因，只有这两种强大的力量才能打破地壳的结构，使地壳出现裂缝，导致地壳等物质重力与地核深处岩浆高温高压的内应力失去平衡，地震和火山喷发使地球内能从裂缝处泄放，达到新的平衡。这三种力是互相联系的，并不是孤立的。我们还必须强调指出。由单位体积的物质的微小引力汇集成地球的巨大引力，地球的引力作用，使地球的物质凝聚在一起构成地球。由于引力作用，使地球上所有物质产生重量，物质从地球表面堆积到地心层层重压，使地幔和地核的压强特别大，从而又产生巨大的反作用力-内应力。压力和内应力同时存在。但不同层面有主次之分。地壳层虽然也有内应力，但压力是主要的，内应力是次要的。地幔处压力和内应力大小相当。地核深处内应力是主要的。

[0077] 引力(向心力)和离心力同样是一对矛盾对立统一体，在地球自转过程中，虽然同时普遍存在，但在不同层面有主次之分。地幔和地核深处引力(向心力)是主要因素。地壳外层虽然引力(向心力)和离心力同时存在，但离心力却是主要因素。并和引力(向心力)保持平衡。

[0078] 地球和太阳同时对月球有吸引力，但月球离地球较近，主要受地球引力支配。月球又反过来影响地球。地球和月球绕太阳运行过程中，太阳的引力是主要的，地球和月球的离心力又是不可缺少的，并和引力大小相等，否则，只有太阳的引力，所有的星球就会被吸引到太阳上面去了。

[0079] 在弄清了地震发生的机理后，我们才能有效地，有针对性地采取措施。不论这三种因素相互作用结果怎么复杂多变。在地球表面总会有一定的症状和迹象表现出来，我们必须设法及时收集捕捉这些信息。因为极移的变化集中体现了整个地球移动运行状况。具有典型代表性。弄清了这个小地方的情况，就等于掌握了地球在太阳系中运行的基本情况。另一方面，我们还必须严密监测地球表面各部位的呼吸变化。运用激光(微波)建立一张监测地球表面细微变化的光(电)波网，到那时地球的丝毫变化，我们都会掌握的比较清楚。研究地震会有更多的可靠依据。测报地震将不再是世界难题。为人类早日走出地震灾难阴影而努力奋斗。

[0080] 上面叙述这么多的问题都需要我们对地球极移进行深入研究。弄清了极移规律，好多问题才能迎刃而解，才会有答案。

[0081] 2、日光监测地球极移系统所需设备。

[0082] 该系统主要由49根标杆、49个摄像头和一个计算机中心组成。

[0083] 标杆：每个标杆长约1米，标杆上面装一个微型望远镜，一个坐标靶图和一个摄像头.(参看图1)望远镜位于坐标靶图前方，摄像头位于坐标靶图后面，(或者说坐标靶图位于望远镜与摄像头中间)望远镜头正对太阳，负责把太阳光聚焦投射到镜筒后面的坐标靶图上。靶图上纵轴主要记录太阳与地球轴心线所形成的角度，太阳在南极极昼的期间，每天高度都在发生变化。同时每天发生极移时角度也会发生变化；横轴记录地球自转30分钟时间内，标杆移动的路程(或地球自转的角度大小)远近。引起聚焦光点沿横轴水平方向移动过程。另外，地球短时间的摇摆晃动也会引起聚焦光点在坐标靶图上晃动。摄像头的作用是记录聚焦的太阳光点在靶图上的位移情况，极移时，每根标杆移动的路程是不一样的。并把图像传送到计算机中心储存。标杆下端近地面处安装360度量角器，计录标杆阴影与太阳光的角度。

[0084] 监控摄像头：安装在地球极点位置上方，负责记录49根标杆在太阳光照射下，投射在地面上的阴影变化过程。

[0085] 计算机中心：处理摄像头收集到的标杆投影图像和数据信息。绘制出每日每月每年极移变化图。

[0086] 3、观测站的建立：(参看图2)

[0087] 在我们目前确立的经线交汇点-南极点上竖立标杆，作为地球自转轴心线的标准参考点，简称“轴心标杆”。并在这个点的上方安装监控摄像头。以这一点为中心，50米为半径(实验后，可根据极移范围大小调整)，划圆。假设圆内面积为极移范围。将圆弧线平均分成48等份，(可以多分，也可以少分。分段越多，观测时段越细。)在每份的分隔点上设立标杆。我们称它为“纬度参考点标杆”。每个标杆与24小时计时时间建立对应关系。与地球仪上的经纬度建立对应关系。我们把标杆围成的圆圈称作“极纬圈”。把所有摄像头与计算机联结。将极纬圈内的地面用经纬线段分隔成若干方块，并保证清淅可见，以便确定标杆阴影移动时的起止位置。

[0088] 由于太阳的位置是相对不动的，地球每天自转一圈，极纬圈上的48根标杆也要随着地球旋转一周。极围圈的周长314米，也就是每个标杆一天要走的路程。平均每30分钟走大约6.54米。轴心标杆处于圆心位置，不发生极移的情况下，只在原地自转一圈。这样布置的目的就是在不发生极移的正常情况下，每隔30分钟每个纬度标杆都有一次机会从太阳和地球自转轴心线标杆之间穿过，瞬间与太阳-纬度参考点标杆-轴心标杆同处在一条直线上。并随着时间的变化，纬度参考点标杆留下一段阴影弧线轨迹。极点参考点轴心标杆留下一个点阴影轨迹。这样的结果只有在不发生极移的情况下才会出现。我们把每次完成穿插过程的这个标杆用一个形象的名字称作“值班标杆”。

[0089] 4、工作原理：(参看图3)地球时刻载着人类在太空遨游。我们却无法对它的运行情况知道太多。就像诗人所说：不识庐山真面目，只缘生在此山中。既使乘坐宇宙飞船搭载上仪器，也无法长期细致的对地球进行观察。种种原因使得人们要揭开地球神秘面纱，还真觉得不容易。致使我们的科学家倾毕生精力研究它，认识它。因为没有充足证据，好多结论还只能停留在假说的水平上。由于地球在不停的运动，只有找一个静止不动的参照物作比较，才好判断出地球是怎样在运动，但所有星球都在动，要找一个不动的参照物还真找不到。太阳名为恒星，但它也在不停地运动。各大行星绕它公转。相对来说，太阳的位置比较稳定，我们只有以太阳作参照物。太阳光时刻照射大地，有物体就有影子，物体移动就会在地面留下投影，形影相随。阴影和太阳光线同在一条直线上。我们可以利用这一规律，建立日影监测站观测地球的行动。

[0090] 实际上地球在太阳系运行过程中，受多种因素影响，像一个陀螺不停地绕自转轴旋转。它转速不高，24小时转一周。但受制约的因素有很多，如：日、月对地球的引力，地球自转的离心力，地球表面的高低起伏不规则性，海水陆地潮汐现象，大气环流等。这许多因素都会使地球运行过程中产生晃动。不产生极移的时刻太少，只是极移的范围大小不同而已。

[0091] 下面来说明如何监测地球极移(参看图4)，我们把地球绕自转轴心线标准参考点轴心标杆转动的过程，视为正常情况下的转动。极移时，自转轴心线就会在一瞬间从球体内原先的位置移动到新的位置。地球将开始绕着新的轴心线转动。这时，原先竖立在自转轴心线标准参考点上的轴心标杆也要由原来的不移动变成绕新轴心线转动。纬度参考点上的48根标杆也要绕新轴心线转动。在太阳光的照射下这49根标杆会留下49条弧线投影。而且每条弧线与新极点半径不同，绕行弧线也不相同，投射到地面的阴影轨迹也不相同。监控摄像头记录下这些阴影轨迹的起始位置。传送到计算机中心。

[0092] 在计算机中心，既有望远镜聚焦光点在坐标靶图上移动信息，又有中心监控摄像头记录的49根标杆阴影轨迹图，根据这些信息确认出同一时段内，标杆阴影弧线段的起始位置，有了这些阴影弧线，我们再根据这些弧线段，寻找和确定新的极移点。这49条弧线段，实际上是以新极点为圆心的49个同心圆上的弧线段。我们只需要用轴心标杆阴影弧线段和其它任意一根纬度参考点标杆的阴影弧线段(也可以是两条纬度参考点标杆的阴影弧线段)就可以求出圆心位置。先来复习一下有关圆的几何知识：圆是轴对称图形，经过圆心的每一条直线都是对称轴。垂径定理：垂直于弦的直径平分这条弦，并且平分弦所对的弧。由垂径定理推论：(1)平分弦(不是直径)的直径垂直于弦，并且平分弦所对的弧；(2)平分弦所对的一条弧的直径，垂直平分弦；(3)弦的垂直平分线经过圆心，并平分弦所对的弧。利用定理作图(参看图4)

[0093] 一、平分已知弧AB

[0094] 已知：弧AB

[0095] 求作：弧AB的中点

[0096] 作法：1.连接AB

[0097] 2.作AB的垂直平分线CD，交弧AB于点E

[0098] 点E就是所求弧AB的中点

[0099] 二、平分已知弧FG

[0100] 已知：弧FG

[0101] 求作：弧FG的中点

[0102] 作法：1.连接FG

[0103] 2.作FG的垂直平分线HK，交弧FG于点M

[0104] 点M就是所求弧FG的中点

[0105] 三、延长CD和HK相交于点O，点O就是所求的圆心-新极移点。

[0106] 上面所求的点是30分钟时间段的一个极移点，一天中设计了48个时段，用同样的方法求出这48个点，用弧线依先后秩序连接起来，就是一天的极移变化图。长期监测当然也可得出长周期极移资料。

[0107] 有了一天的极移资料，我们还需要模拟出太阳系的环境，把月球、太阳某时间所处的位置和地球一一对应起来，再把地球自身因素如海水潮汐、青藏高原、大气环流、地震等因素联系起来，结合极移偏离方位，综合分析得出极移产生的原因。

[0108] 5、日光监测极移系统对于我们了解因极移，地球各地的经纬度变化和离心力作用发生颤动式变化，影响地球运动，甚至于发生地震。了解星球间的引力作用。都有重要意义，与地学学科也有密切联系。虽然南极气候恶劣，开展这项研究困难重重，但从研究极移产生的效益和深远意义考虑，付出代价还是值得的。

[0109] 附图说明书

[0110] 图1为标杆结构示意图

[0111] 1望远镜，2坐标靶位图(磨砂玻璃材料制作)，3摄像头，4标杆，5 360度量角器。

[0112] 图2为地球未发生极移时，纬度参考点标杆绕地球自转轴心线标杆转动示意图[0113] 1地球自转轴心线标杆(简称轴心标杆)，2纬度参考点标杆，3标杆阴影。

[0114] 图3为日光监测地球极移系统立体结构示意图

[0115] 1地球自转轴心线标杆(简称轴心标杆)，2纬度参考点标杆，3极地纬度圈(简称极纬圈)

[0116] 图4为地球发生极移时，纬度参考点标杆绕新的极移点转动示意图

[0117] 1地球自转轴心线标杆(简称轴心标杆)，2纬度参考点标杆，3标杆阴影。4地球发生极移后产生的新极点。

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日光监测地球极移系统

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