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1 動力地球 -地球

地球自轉的動力

  著者認為:

  ??「地球在自轉」不等於「地球自己轉」,康德——拉普拉斯關於地球自轉動 力來源於地球內部的「星雲假說」誤導了地球科學。地球無故不會轉,它內部沒有動力!現地球之所以24小時自轉一周,是因為它在以每小時10萬多公里的速度繞日公轉,且途中遇到太陽風的側面推力,使高空產生等離子西風環流,高空西風又推動地面西風和向東涌的洋流,進而推動地球自西向東旋轉。

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  一、地球在自轉≠地球自己轉

  ?今天人們所說的「地球自轉」,只是在描述地球自身繞日運行的姿態,它相對於太陽的位置而言,每24小時旋轉一周;相對於恆星的位置而言,每23小時56分旋轉一周,這是現行時間標量的依據,是太陽日和恆星日日長的由來,也是地球出現朝、晝、暮、夜的原因。「地球自轉」這一概念揭示的是「地球在自轉」這一自然現象。?其實,古希臘的費羅勞斯、海西塔斯等人早已提出過地球自轉的猜想,中國戰國時代《屍子》一書中就已有「天左舒,地右辟」的論述,而對這一自然現象的證實和它被人們所接受,則是在1543年哥白尼日心說提出之後。

  ?然而,地球為什麼會自轉?自轉的原因是什麼?自轉的動力從哪裡獲得?為什麼選擇現在的方向、姿態、速度自轉?這些都是現代科學至今沒有解決的問題。它不是要求去重複說明「地球在自轉」這種已被證實的自然現象,而是要求弄清地球自轉現象背後的原因,要求弄清地球自轉的動力來源及其制約因素。

  ?「地球自己轉」已經是在說明地球自轉的原因,它要肯定的是:地球自轉的動力在於「自己」,在於地球內部而不是外部,在於自身具有的內力而不是外力。否定「地球自己轉」並不是否定「地球在自轉」這一現象,而是否定地球內部有推動自己旋轉的動力,如同水磨旋轉的動力並不在於磨體內部一樣。故「地球在自轉」不等於「地球自己轉」,它們是兩個不同的概念,若把兩者等同起來,便是一種「誤等」。

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二,誤導了分支科學

  ?幾個世紀以來,人們似乎習慣於把「地球在自轉」的現象歸結為是地球自身的行為,並未更多地意識到這兩個概念的不同,也沒仔細質疑過「地球自己轉」的動力來源。一代代人大膽地在「地球自己轉」這一基礎上,開墾著一塊塊分支科學的園地,其中地質力學、大氣動力學等,把地球自轉所產生的角動量、慣性、科里奧利效應等,引為自身的力源;天體物理學用「地球自己轉」的原理,去解釋其它行星、天體的運動;哲學家們據此概括出「事物運動的動力都存在於事物內部」這樣的普遍規律;還有的分支學科運用這一原理「圓滿地」解釋過其它自然現象。在這樣的氣氛下,誰若撬「地球自己轉」這塊基石,難免會觸動一系列分支學科發生連鎖地震,科學界必群起而攻之。

  ?問題是,由「誤等」誤導的這些科學分支已經走到非常困難的境地。如氣象學一直以為,風就是由於「地球自己轉」而產生緯向環流的,而金星243天才自轉一周,它卻有比地球更大的緯向風,又作何解釋?地質力學認為,山脈是地殼跟不上「地球自己轉」的轉速而向西滑動堆擠而成的,那麼金星自己幾乎不轉,它地表上兩條巨大的山系和大峽谷是怎麼來的?另外抱給你一個地球,把它放在太空同樣的軌道上,它會自轉嗎?到底地球自己轉還是不轉的問題,已經尖銳地提到現代科學的面前,無法迴避。

  動力地球(Our Dynamic Earth)是大英帝國的一個科技館,講述了地球從開始起到未來工程的故事,位於愛丁堡。遊客可以用聽覺,嗅覺,感覺這個地球幾千年前的模樣。

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三、虛構的「星雲說」

  ?科學並沒有做錯題,結論與事實不符的原因在於被康德——拉普拉斯星雲說所誤導。自哥白尼證實地球在自轉這一現象后,人們就開始探索地球自轉的動因。300年前的牛頓力學便精確地描述了地球的自轉及其進動,但牛頓並未從物理學上論及地球自轉的動力來源,而是簡單地把它歸因為上帝的「第一推動」。

  ?1755年,康德在《宇宙發展史——根據牛頓定理試論整個宇宙的結構及其力學起源》一書中,虛構出一種「原始星雲」,地球在這種星雲的引力收縮中誕生,於是保留著收縮時所產生的旋轉慣性,從此永恆地按牛頓慣性定律旋轉,「地球自己轉」的動力是地球形成時與生俱來的,地球自轉的原因在於地球物質自身的引力,力源在地球內部,地核的旋轉角速度應大於地殼。?隨著拉普拉斯把這套虛構的假說數學化,康德—拉普拉斯星雲說誕生,「地球自己轉」被公認為是「地球在自轉」現象的原因,並成為戰勝上帝推動說的有力武器。

  ?當然,瓊斯—捷費利斯的碰撞潮汐說、施米特的俘獲說、本納季的新災變說等,在地球旋轉慣性的最初來源問題上提出過不同看法和推導,但在地球自轉的力源問題上與康德並無兩樣,即地球內部一直保留著某種原始的旋轉慣性。這些假說的推論過程有一個共同特點,即第一大前提都是虛構的,沒有觀測和實驗的證據。

  ?科學不能建立在無法實驗驗證的假說基礎之上,康德——拉普拉斯星雲假說是不可靠的,不能作為科學立論的基礎。況且,康德所臆造的原始星雲根本就不存在。如果50億年前有 原始星雲,50億光年遠處就不會有星光傳來,因為星雲是不發光的。現既然有星光傳來,說 明那裡沒有星雲。同理,50億年後,那裡的人類看到咱們太陽的星光時,也說我們這裡曾是 原始星雲,你信嗎?

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2 動力地球 -四、地球無故不會轉

  ?還是抱給你一個地球,把它放在同樣的軌道上,它會不會轉呢?也許你認為,若不預先給它一個旋轉慣量,它就不會轉。那你可錯了,又在重複宇航時代初期的思路。?60年代,原蘇聯與美國曾向太空發射探測太陽輻射的人造衛星,讓鏡頭固定地對準太陽並繞太陽公轉,可出人意料的是,衛星在太空胡翻亂滾,鏡頭東搖西晃,根本無法給太陽拍照。衛星內部沒有康德式引力收縮,也沒預先給定一個旋轉慣量,衛星為何無故而轉呢??一次次失敗使科學家們對傳統的太空觀念產生了懷疑,太空除引力、磁力之外,必還有第三種力,不然,太空中的物體,包括地球,無故自己不會轉。

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五、太空第三種力

  ?70年代,太空探測發現太陽在刮「風」!即太陽表面的等離子體微粒流在向四面八方猛吹,在地球軌道附近實測平均風速約為450公里/秒,有時達到770公里/秒。微粒流中絕大多數是氫原子核,其次是氦核及少量其它元素的原子核。?這些帶電粒子流在地球軌道空間呼嘯而過,對阻攔它們前進的一切障礙都會給予一定衝力,它把太空探測器吹得左旋右轉,把彗星的氣體和塵埃從彗頭吹出,形成幾千萬公里長的彗發,把地球磁層吹變形,迎風面被擠壓在約8萬公里半徑之內,而避風面卻延長到200多萬公里之遙。

  ?地球磁層實際就是地球磁場俘獲的等離子微粒圈層,由於它的屏蔽作用,高速撞來的太陽風質子流便停止在它的外沿,形成所謂「激波」。太陽風中每個氫原子核撞擊地球等離子圈層的力可由牛頓第二運動定律求得。

  ?F=ma

  ?一個氫原子核的質量m為1?.67×10??-27?公斤,a為它的加速度,a=(v-v?0)/t,如這個氫原子核撞向地球等離子層后,其速度v在1秒鐘內從460公里/秒變為0,那麼a就為460000米/秒?2,由此而知這個氫原子核作用於地球等離子圈層的力為7?68×10??-22?牛頓。?地球等離子圈層(磁層)半徑約31萬公里,其最大截面面積約3×10??21?厘米?2,已知地球軌道附近太陽風的密度約每厘米?3含5個氫原子核,那麼每1秒鐘內撞向地球等離子圈層的氫原子核數將為6?.9×10??29?個,由此可求出太陽風每秒鐘作用於地球等離子圈層的總推力為5.?3億牛頓。這個力相當於使5?3億噸的物體每秒鐘獲得1毫米的加速度,而整個地球等離子大氣的質量不超過6000噸,故向日面的等離子大氣完全在太陽風力的支配之中。因等離子體浮在地球大氣之上,大氣是等離子體的載體,太陽風對等離子圈層的這個壓力必然向下傳遞,使大氣圈層也產生相應的形變。?據氣象學對地球大氣的測定,地球大氣總重量約5300萬億噸,而背日面大氣通常比向日面大氣厚1/10。也就是說,背日面大氣比向日面大氣重530萬億噸。考慮高空的大氣非常稀薄,現假定它的大氣密度只相當低空大氣的百萬分之一,即背日面的大氣只比向日面的大氣重5?.3億噸。如果太空沒有一個外力,大氣應該平衡地分佈在地球質心的兩側,那麼這5.?3億噸的外力是從哪裡來的呢?顯然是太陽風力,是太陽風通過帶電粒子壓迫地球等離子層,而間接作用於地球大氣的結果。

  ? 太陽風是太空中的第三種力,像一隻看不見的巨掌推頂著地球,當然,由於地球的質量太大,它無法把地球推出軌道,但它恆久地作用於地球的一側,必然影響地球在太空的行走姿態,地球自轉必然與太陽風力有關。

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六?5?.3億噸的無形負荷

  ?如果地球靜止在太空,那麼太陽風的風力再大,其壓力F?1、F?2(如圖1————本機無法貼圖)都平衡地作用在地球質心的兩側,它能把地球沿X軸方向向右推出,但無法把地球推轉。?事實上,地球並沒有停止在太空,而是以每小時10萬公里的高速繞著太陽公轉,對於一個運動著的天體來說,情況就不同了,太陽風的壓力偏在Y軸的左側,這就必然產生一個力矩。從理論上說,一個飄浮在太空的物體是沒有摩擦阻力的,只要有哪怕僅1公斤的力矩,也能扳動一個巨大天體的轉柄,因為1公斤的外力就已經打破了天體圍繞質心的平衡。

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  〖TPK1,+63mm。85mm,BP#〗

  〖TS(〗〖JZ〗〖HT5」H〗圖〓1〖HT〗〖TS)〗

  由於太陽風粒子流的質點運動方向與地球公轉軌道的角度接近90°,而且恆久地作用在向日面一側,故可設太陽風的合力作用在C點,且壓力為5?3億噸,而C點的物質隨O點沿Y軸高速前進時,這個橫向壓力就成為C點縱向前進時的摩擦阻力,相當於左半球被一個氣體剎車瓦包住或外加了一個5?3億噸的無形負荷。同水面滾動 的氣球一樣,球皮與水面的接觸點就是滾動摩擦點,相當於C點。?一旦C點附近出現一個摩擦阻力,就會使左半球作減速運動,無阻力的右半球仍在慣性作 用下按原速沿Y軸運動。假如右半球的慣性力集中在A點、方向與Y軸相同、力F剛好為5.3億牛頓,力臂r取地球赤道半徑的一半,即取3189公里,A點力矩M便由下式可得:

  ?M=r×F

  ?=3189000米×5?.3億牛頓

  ?=1?.7×10??15?米·牛頓

  ?這個力矩M使A點總是快於地球公轉前進的平均速度,導致地球繞地軸O點作逆時針圓周運動,即從北極看,自西向東旋轉。

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3 動力地球 -七、旋轉的等離子風輪

  ?數數夏夜的流星,也許有人會問,哪來這麼多石塊向地球大氣層墜落呢?其實,地球所行走的空間除有無數石塊、冰塊、沙粒、塵埃之外,還有大量遊離的等離子氣團飄浮在太空。人在馬路上疾行,會感到有風拂面,這個迎面風是由於人向前行走產生的,且叫它「行走風」。地球在太空高速「行走」,太空中的遊離氣團也會迎面而來,產生地球的行走風,地球行走風與Y軸平行,但方向相反,同太陽風相互垂直,共同作用於地球,見圖2。

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  〖TPK2,+69mm。90mm,BP#〗

  〖TS(〗〖JZ〗〖HT5」H〗圖〓2〖HT〗〖TS)〗

  行走風對地球最外層的等離子氣體圈層形成一定壓力,把D區的大氣向B區壓、導致OD一面的 氣層薄,OB一邊的氣層厚,即OB>OD。?太陽風對地球最外氣層形成更大的壓力,把C區的大氣向E區壓,導致OC一面的氣層比OE一面的薄,即OE>OC。?比較這兩股風力對地球等離子風輪的影響,太陽風的風速是450公里/秒,而行走風的風速才29?.8公里/秒,行走風比太陽風的風速小十幾倍。另外,行走風只是偶然地、局部地、一陣陣地碰向地球的外層大氣,而太陽風則是恆久地、全面地、連續地作用於地球,故太陽風是推動地球風輪的主力。

  ?由於太陽風的壓力更大,它對地球氣輪的運動起決定作用。因CD區的大氣受力面積要比CB區小,故太陽風作用於CB區的壓力要比CD區大。地球質心兩邊的力臂長短不一,OB>OD,兩側受力失衡,故地球氣輪出現逆時針旋轉的趨勢。?由於靠近B點的等離子離地心遠,地心引力小,故更易被太陽風吹向A區,而一旦CB區的大氣向BA區擠壓,A區大氣就會在重力作用下向AE段運動,OBAE一區的大氣壓力就大於ODE區,大氣向D區移動,DC段的大氣又向CB段填充,整個地球氣輪開始旋轉,成為地球的等離子風輪。

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八、風輪裹著地球轉

  ?即使太陽風有5?.3億噸的壓力,也還不到地球質量的萬億分之一,直接用該力來說明地球這個巨大剛體的旋轉,顯然是無稽之談。前面把太陽風力作為扭動地球轉柄的外力矩,只是一種設定。事實上,太陽風力不可能直接作用於地球剛體,它通過風輪和水輪間接地把力傳遞給地球,最終導致地球自轉。?隨著等離子層高度的降低,等離子體比重增大,大氣密度增高,到50~500公里高度內,基本上全是高空稀薄大氣層了。這一稀薄大氣層是等離子層的載體,等離子西風風輪的旋轉,必然粘滯它作同向環流。實測證明,50公里以上的稀薄大氣層,全部由西向東作緯向環流。它已是計算導彈彈道的一個重要因子,即「高空西風因子」,它的平均風速約900米/秒,但由於大氣非常稀薄,它的風是急而無力的。

  ?50公里以下的低空大氣是高空稀薄大氣的載體,高空西風因子又粘滯低空大氣作全球性西風環流,這樣便啟動了整個地球的風輪。風力由外圈向內圈傳遞,形成包圍整個地球的西風系統,地球懸浮在旋轉著的風輪中,風輪裹著地球同它一起自西向東旋轉,如圖3所示。

  ?地球表面70%是海洋,海洋是地球的水圈,是大氣的主要載體,大氣西風環流必然會吹動粘滯洋麵作同向環流。事實上,地球上的洋流全是由風力所支配的,如環南極西風漂流,便在常年西風吹動下永不停歇地自西向東涌流。如果地球上沒 有陸地,那麼,海水就會在西風系統驅趕下作全球性緯向環流。?海水向東涌流,當然會粘滯海底、推涌海岸向東旋轉。地球最大水域中的太平洋西風洋流便每時每刻都在把科迪勒拉山系向東推涌,這條全球最長的海岸山系便成為地球的最大轉柄。太陽風就這樣通過風輪、水輪抓住了地球這個剛體的轉柄,地球就這樣被一級一級地推動著自西向東旋轉。

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  〖TPK3,+64mm。82mm,BP#〗

  〖TS(〗〖JZ〗〖HT5」H〗圖〓3〖HT〗〖TS)〗

九、地球轉速公式

  ?當地球被啟動、加速、旋轉起來之後,若速度得不到控制,它必然會像超速飛輪那樣崩裂,而現在地球的轉速是怎樣被控制的呢??地球自轉的力源既然來自「兩風」,而行走風的風力取決於地球公轉速度,那麼太陽風力和地球繞日公轉的速度就決定著地球自轉的速度,也就是說,地球自轉的速度V與太陽風力F和公轉速度U的積成正比。

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  V=F×U

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  如果V>F·U,那就必須減速,如果V<F·U,就必須加速,這樣才能維持自轉速度與「兩風」力矩的平衡。而「兩風」並不直接把力傳給地球,它們對地球自轉速度的控制,仍然是通過西風和洋流來執行的。

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  〖TPK4,+70mm。58mm,BP#〗

  〖TS(〗〖JZ〗〖HT5」H〗圖〓4〖HT〗〖TS)〗

  圖4說明,南、北中緯地區的西風及西流大於地轉線速度,西風和西流把地球往東推,欲給地球加速。而赤道區的西風和西流流速小於地轉線速度,成為「負西風」。這如同順風行駛的汽車,車速超過風速后,順風便轉化為逆風一樣。現赤道地面的東風帶就是「負西風」轉化而來的,太平洋、大西洋的赤道東風洋流也是由「負西流」轉化而來的,赤道東風和赤道東風洋流把地球向西推涌,欲使地球減速。

  ?如果人為地給地球加速,那就會遇到赤道東風和赤道東風洋流的更大阻力。如果使地球轉 慢,那又會遇到南北兩條西風帶及其西風洋流的更大推力。地球就在這南北兩道推力和一條赤道拉力中尋求平衡,使自轉的速度保持在「兩推一拉」的合力之中。地球的轉速在風輪和水輪的直接控制之下,它不能隨意選擇或改變自己的轉速。

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4 動力地球 -十、「風吹地轉說」

  ?太陽風推動地球自轉的立論,完全建立在已觀測的證據基礎之上,它能完滿地解釋大氣、海洋、地質等學科所面臨的疑難,真實地反映地球運動的狀態。?然而,冥王星不轉,天王星睡著轉,金星反轉,水星慢轉,這些行星自轉現象如何解釋呢?地球又為什麼會公轉?公轉速度又如何控制?……這些問題不解決,地球自轉的動因仍然無法落錘。可慶幸的是,70年代以來卓有成效的行星探測,已經為解決這些問題積累了大量觀測數據,這些資料會促使人們去重新評判當代行星起源的假說。下篇將對這些問題逐一提述,它將消除我們對「太陽風造成地球旋轉」原理的任何懷疑。

  ?現把這一原理歸納如下:地球自轉的動力來源於外部,是太陽風和行走風的合力啟動了地球的風輪和水輪,地球在風輪和水輪直接驅動下自西向東旋轉。地球自己不能轉,也不能不轉,怎樣轉,轉快轉慢,都取決於外部各圈層的矢量和合力,這就是「地球在自轉」現象的真正原因。為與「地球自 己轉」的理論相區別,我把它簡要地稱為「風吹地轉說」。

  ?有讀友會產生這樣的想法,太空中吹出的肥皂泡在周圍氣流作用下,照樣會自轉,這麼簡單的原理還能稱為「地球大揭秘」??我非常理解這樣的讀者,因為著者也曾有過類似的想法,全世界那麼多大科學家,連這點道理都沒曾想過?而事實是令人遺憾的,他們沒有提出這樣的問題,他們沒有確切地告訴我們地球自轉的動力來源。無論你參加過多少次國際、國內關於地球動力學學術會議,除了能聽到類似康德的老調外,就是美國人芒克(《地球自轉》作者)的算式。

  ?如果地球自轉的動力來自於內部,那麼地核的轉速必然依次大於地幔、地殼、水圈與大氣

  ,可沒有人告訴我們是誰最先給地核上的發條,且大氣環流、洋流運動、地質力學、岩漿流

  向等重大理論課題的突破,都首先依賴於地球轉動動力來源的根本解決,故本人把「風吹地

  轉」的原理擺在了首章。

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