内核地球自转动力学理论的研究进展(Ⅳ)——内核自转动力学方程

本文是序列文章的第四篇,其内容包括：基于连续介质力学的基本理论,给出了固体外核（SIC）自转的动力学方程,考虑了地球的自引力、液核对内核边界的压力和二阶外部引潮力位对SIC自转的影响,并在O(mε)的量级上给出了其实用的表达式.本文的理论推导更加严密和细致,改正了文献〔1〕在推导过程中的某些错误（例如：（B39）、（B44）和（B59c）式）.本文的工作是对文献〔1〕有关理论的扩展和改进,对进一步研究内核地球自转的动力学理论是非常重要的.     

内核地球自转动力学理论的研究进展(Ⅴ)——地球自转耦合运动方程组

本文是序列文章的第五篇,其内容包括：基于连续介质力学的基本理论,在考虑到地球的自引力、液核对核幔边界的压力和外部引潮力的作用下,严格地给出了地幔的角动量方程.利用前文的有关结论,进而给出了整体地球自转的动力学方程和内核地球模型的地球自转耦合运动学方程组.本文顾及了高阶岁差章动力矩对地球自转的影响,因而在理论上扩展了文献〔1〕给出的理论模型.本文的理论对进一步研究在高阶岁差章动力矩作用下的内核地球章动是非常有意义的.     

内核地球自转动力学理论的研究进展(Ⅰ)

地球固体内核（SIC）和地球其余部分之间的引力和压力的耦合作用引起了一个力矩，从而对地球的章动运动产生影响.由于SIC的转动惯量和整体地球转动惯量相比是非常小的，因此可以认为SIC的动力学效应只是导致一个新的章动本征模，其频率与自由核章动（FCN）相差不太远，且对地球章动产生了一个微弱的共振影响.本文在文献〔1〕理论的基础上，对内核地球自转动力学理论进行了更加深入和详细的研究，顾及到高阶引潮力位的影响，介绍了研究内核地球自转的基本假设和定义，引潮力位的复数球函数表示，复数矢量球函数的基本理论等.     

内核地球的自转运动和地球固定参考系的研究

本文研究了内核地球模型下的地球表面的旋转运动和地球形变场的复数矢量球函数表示,以及外壳固定参考架、地球参考系的理论定义和它们之间等价性的理论证明.同时给出了液体外核（FOC）、固体内核（SIC）和整体地球的转动惯量张量和角动量的具体表达式.在考虑到引潮力位对地球形变场的影响下,研究了地幔相对角动量的具体表述.本文的工作是对前人有关理论的扩展和改进,对进一步研究内核地球自转的动力学理论是非常重要的.     

内核地球自转动力学理论的研究进展(Ⅰ)-理论基础

地球固体内核(SIC)和地球其余部分之间的引力和压力的耦合作用引起了一个力矩,从而对地球的章动运动产生影响.由于SIC的转动惯量和整体地球转动惯量相比是非常小的,因此可以认为SIC的动力学效应只是导致一个新的章动本征模,其频率与自由核章动(FCN)相差不太远,且对地球章动产生了一个微弱的共振影响.本文在文献[1]理论的基础上,对内核地球自转动力学理论进行了更加深入和详细的研究,顾及到高阶引潮力位的影响,介绍了研究内核地球自转的基本假设和定义,引潮力位的复数球函数表示,复数矢量球函数的基本理论等.     

内核地球自转动力学理论的研究进展(Ⅵ)——章动转换函数和内核的动力学效应

本文是序列文章的第六篇,其主要内容包括：讨论了两种章动转换函数表达式以及它们系数之间的关系,指出了前人给出系数值的缺陷,以及某些公式表述的错误;基于内核地球模型的有关参数,利用Mathematica数学分析软件计算了PREM和1066A地球模型在FULL理论、MTIC和FIC近似下的章动本征模频率和章动转换函数的有关系数;计算了内核动力学对受迫章动的影响,结果表明其影响已在目前VLBI可检测的量级内.本文对地球章动转换函数进行了较完整的论述,期望对进一步研究地球自转动力学起重要作用.     

液核动力学扰动引起的地球形变

讨论了地球固体部分对液核动力学效应引发的核幔边界和内核边界上压力和引力扰动的形变响应．采用弹性-引力形变理论描述地幔和内核的形变，给出了内部负荷Love数的一般表达式．以初始参考地球模型为例，分别计算了在地球表面、核幔边界和内核边界上的内部负荷Love数．探讨了液核边界上压力和引力扰动导致的地球形变场的空间和频率分布特征．本文的结果可以为中短周期液核动力学理论模拟提供必要的边界条件．      

层状介质中内源引起的地震波理论地震图的部分分离变量——有限差分计算方法

文献〔1〕给出了震源在地表时计算理论地震图的部分分离变量——有限差分方法。本文继〔1〕讨论了震源在介质内部时,特别是震源在介质分界面上时理论地震图的计算方法。含贝塞尔函数的数值积分是用FiLon方法完成的,它具有精度高,运算速度快的特点。作为例子,本文最后给出了利用所述计算方法得到的不同内源在含两个高速夹层地壳模型中的理论地震图。     

星球中的星球：地球内核的自转

近期发现地球内核地震波速度的各向异性对称轴有１０°的倾斜，由此确定了内核相对于地幔的方位随时间的变化。以国际地震中心（ＩＳＣ）１９６４￣１９９２年２９年的资料为基础，两种分析射线穿过内核时走时变化的方法都揭示：内核的旋转每年比地幔快３°，１９６９￣１９７３年内核方位的异常变化在时间上与地磁场的突变一致。     

高层建筑电梯平衡量体系的动力特性与地震反应分析

本文在文献〔２，１〕所建立的平衡重体系运动方程的基础上，对高层建筑电梯系统中平衡重体系的动力特性进行了探讨，给出了求解该体系自振频率的近似方法，通过对一幢１４层建筑内的平衡重体系进行的大量地震反应分析，研究了其动力反应沿建筑物高度变化的一般规律，给出了最大反应所处的位置。本文的工作为实施和推广文献〔１〕所提出的平衡重体系的抗震控制措施奠定了理论基础。     

地球内核及其边界的结构特征和动力学过程

现代地震学展现出了一个复杂的地球内核内部和表面结构.地球内核内部结构的主要特征表现为其地震波速度和衰减呈现各向异性,且各种结构（速度、衰减和各向异性）均呈现东西半球差异,而内核表面的新发现则包括其局部区域存在起伏的地形和固液并存的糊状层.地球内核压缩波速度和衰减均呈现以地球旋转轴为轴的柱对称各向异性,沿地球旋转轴方向传播的压缩波比沿赤道方向传播的压缩波传播更快且衰减更强烈.同时,内核各向异性结构随深度而变化：内核顶部约100~400 km接近各向同性,而在内核最深处300~600 km内则可能存在一个具有不同各向异性特征的内内核.地球内核的东西半球差异表现在多方面：在内核顶部~100 km厚度内,东半球的各向同性速度比西半球快约0.8%,东半球具有较强的衰减（Q=250）,而西半球则具有较弱的衰减（Q=600）;西半球的顶部各向同性层厚度约为100 km,而东半球顶部各向同性层厚度则约为400 km;在各向同性层底下,西半球具有较强的各向异性（~4%）,而东半球则具有较弱的各向异性（~0.7%）.地球内核边界在菲律宾海、黄海、西太平洋以及中美洲下方存在1~14 km高的地形起伏,在鄂霍次克海西南部下方存在4~8 km厚的糊状层.地球内核的这些新发现引发了对许多可能的新物理机制的探讨,也促使我们重新评估我们对外核成分、外核热化学对流、内核凝固过程和地球磁场驱动力的认识.这些结果表明内核凝固过程和地球磁场的热和化学驱动力远比传统观念认为的横向均匀分布复杂得多.内核西半球可能不断凝固并释放潜热和轻元素,而东半球则可能不断熔化并吸收潜热和轻元素,外核对流的驱动力在东西半球可能截然不同,甚至呈现相反方向.这些凝固与熔化交替过程也发生在局部地形起伏区域.在糊状层区域,地球内核凝固释放潜热和化学能,而在大部分无糊状地区,内核凝固只释放潜热.     

地球固体内核快速自转的理论证明和实测证实

地球固体内核快速自转的理论证明和实测证实杨学祥陈殿友（长春地质学院，长春１３００２６）主题词：地球内核地幔地壳差异旋转１地球内核快速自转的发现最近，美国哥伦比亚大学的宋晓东和理查兹首次利用地震波测量了地球固态内核，发现它的旋转速率比地壳和地幔的旋转速...     

模糊烈度评定计算实用方法

文献〔1〕、〔2〕首先提出了模糊烈度的概念,并给出了以震害指数的模糊集所定义的模糊烈度。本文对于文献〔2〕中提出的两种模糊烈度评定计算方法,即α-截集和区间数运算方法和求模糊数语言概率均值方法,作了详细具体的介绍。目的在于使评定人员可以很简单地使用上述方法评定历史的和近期的地震烈度。     

2004年3月18日高纬磁层顶多重通量管事件分析

2004-03-18 23:10～23:50 UT期间,“双星（Double Star）”探测一号卫星（TC 1）在向阳面磁层顶高纬晨侧由内向外穿越磁层顶,其时TC_1的GSM坐标为 (75RE, -55RE, -54RE), RE为地球半径.穿越过程中TC_1观测到了8个通量管和1个磁通量传输事件（FTEs）.在此期间Cluster星簇位于向阳面太阳风内,其GSM坐标为(180RE, -31RE, -62RE),其4颗卫星监测到行星际磁场（IMF）的BZ分量持续南向,BＹ有较大的负值.本文的研究表明：TC_1观测到的前7个通量管具有准周期重现性,周期大约是1～4 min,明显小于以前所观测到的FTEs的平均周期(8～11 min);所有的通量管都具有较强的核心场.本文分别使用最小方差分析法（MVA）和Grad_Shafranov反演方法（GSR）对通量管的轴向进行了分析和对比,发现所有的通量管主轴基本沿晨昏向,结果显示GSR方法在轴向分析上比MVA优越.本文使用GSR方法对通量管的磁场结构进行了分析,恢复出了通量管的磁场在卫星穿越面的结构图;此外,本文还对这次多重通量管事件进行了deHoffmann Teller(HT)分析,结果表明,所有通量管大致朝南极方向运动,均来源于向日面低纬区域.这说明它们可能起源于向日面低纬区,由该区的磁场分量重联产生.     

横观各向同性饱和土的基本方程组

两相饱和多孔介质的基本方程组和计算参数的选取在一定程度上是混乱的.本文利用连续介质力学理论,结合空间平均化方法,根据应力-应变关系、运动学关系、连续性方程及广义Darcy定律,建立了横观各向同性液体饱和多孔介质的基本方程组;通过将该基本方程组与Biot理论的基本方程组进行比较,确定了Biot方程组中的弹性常数Bi与弹性常数cij的关系,并得到了确定Biot参数mi和ri的计算公式——Biot参数与渗透率、孔隙率及黏性系数的关系;最后对几种特殊情形进行了讨论,给出了简化方程组.     

磁暴期间几种主要磁扰成分的演化特征

本文利用中国地磁子午链台站的资料,对1997～1999年期间发生的25次磁暴,用自然正交分量法（NOC）、相关分析和傅里叶分析三种方法,分3个步骤依次分离出依赖于世界时（UT）的暴时变化（Dst）、依赖于地方时（LT）的太阳静日变化（Sq）和太阳扰日变化（SD）.对各种变化时空特征的分析表明：①Dst变化清楚地反映出赤道对称环电流磁扰的空间分布和时间演化特征;②满洲里、北京十三陵和琼中台Sq幅度在多数磁暴主相期间出现极大和极小值,反映了Sq焦点在纬度方向上的移动所产生的地磁效应;③SD变化在主相期间最强,在恢复相期间逐渐减弱;④相关分析和傅里叶分析提供了一种能有效提取Sq和SD变化的方法.     

位场曲化平的插值-迭代法

将起伏曲面B上的位场向下延拓至曲面最低点的平面A的插值-迭代法步骤是：1）将曲面B上的场值放置在水平面A上具有相同水平坐标的点上,作为A上的初值;2）用若干水平面切割B,从A的初值,用快速傅里叶变换法(FFT)向上延拓出这些平面的场值,用插值的方法从这些平面的场值计算曲面B的场值;3）根据B上的实测值与计算值的差值,对A上的值进行加权改正;4）重复步骤2）和3）,直到B上的差值小到可以忽略.这种插值-迭代法具有高的计算速度,比通常的FFT法延拓得更深,可以超过10倍点距.文中给出计算实例.     

矿化度及水型变化对饱和度评价模型中m、n、B值的影响机理研究

在岩石物理实验的基础上，综合运用水岩相互作用、表面物理、电化学等方面的理论，研究水型及矿化度变化对阿尔奇模型中的m、n值以及Waxman-Smits模型中B参数的影响及作用机理.结果表明，水型及矿化度的变化不仅对m、n、B值产生影响，由于在不同的浓度范围内，地层水矿化度对岩石颗粒表面偶电层厚度及平衡离子活动性的影响不同，还导致Archie公式中的m、n值以及Waxman-Smits模型中的B参数在不同矿化度范围内表现出不同的特征：低矿化度情况下，m、n、B值随着矿化度的降低而迅速减小；而当矿化度升高到一定程度以后，m、n、B值趋于稳定，此时的岩电参数是偶电层中扩散层消失后岩石电学特征的反映.     

矿化度及水型变化对饱和度评价模型中m、n、B值的影响机理研究

在岩石物理实验的基础上，综合运用水岩相互作用、表面物理、电化学等方面的理论，研究水型及矿化度变化对阿尔奇模型中的m、n值以及Waxman-Smits模型中B参数的影响及作用机理.结果表明，水型及矿化度的变化不仅对m、n、B值产生影响，由于在不同的浓度范围内，地层水矿化度对岩石颗粒表面偶电层厚度及平衡离子活动性的影响不同，还导致Archie公式中的m、n值以及Waxman-Smits模型中的B参数在不同矿化度范围内表现出不同的特征：低矿化度情况下，m、n、B值随着矿化度的降低而迅速减小；而当矿化度升高到一定程度以后，m、n、B值趋于稳定，此时的岩电参数是偶电层中扩散层消失后岩石电学特征的反映.     

结构动力学问题中积分格式的稳定性

本文根据文献〔1〕中的前两个定理,证明了Newmark法当且仅当2β≥γ≥1/2时对带有阻尼项的线性结构动力学方程组形成的积分格式是无条件稳定的,同时也完整地研究了此法的条件稳定问题。接着进一步讨论了包括弹塑性和非线性弹性情形在内的结构动力分析中的相应问题,指出文献〔1〕中的第三个定理也适用于非线性弹性情形;此外,对阶梯法应用于非线性弹性情形时间能发生的不稳定现象作了一定的分析,并介绍了一个减少不稳定性出现的可能性的方法。