地球轨道周期决定地球命运：人类无法控制地球的未来

                杨学祥，杨冬红（吉林大学）

      关键提示：谁控制了行星的温室效应？是太阳风和行星轨道偏心率。当代科学研究一致相信温室效应控制了行星的冷暖，但是，太阳风和行星轨道偏心率对行星温室气体（包括水蒸气、二氧化碳和甲烷）具有定时清除作用。这是10万年天文周期形成冰期的原因。

       我们在2006年发现，水星、火星、地球、金星的轨道偏心率分别为0.206、0.093、0.017、0.007，大气浓度分别为极其稀薄、稀薄、标准、浓密。两者成反比的原因是，较大的轨道偏心率使行星在接近太阳时像彗星一样丢失一部分大气。地球轨道偏心率在冰期时增大为0.0607，使大气浓度和二氧化碳浓度变低，降低了对地球表面的保温作用，导致10万年周期致冷作用的增强。由于地球轨道偏心率10万年周期项振幅不到近日点进动2万年周期项振幅的一半，其引起10万年冰期周期的作用受到质疑。大气浓度变化、地壳均衡运动和强潮汐变化三种作用能增强10万年周期作用，给出10万年冰期周期的合理解释。

       在第四纪大冰期，地球轨道偏心率在0.0005和0.0607之间变动，导致冰期10万年周期的发生。下一次地球轨道偏心率的极大值将继续清除温室气体，准确迎来下一次冰期。

       地球轨道偏心率的极大值不仅具有10万年和40万年周期，而且具有2.5亿年周期。地球仍处于第四纪大冰期，与中生代的温暖期相距甚远，全球变暖不会形成类似中生代的灾难。

       对于轨道偏心率最小且有微弱磁场的金星而言，较轻的氢和氧被太阳风吹走，较重的二氧化碳被留在表层，这是金星有浓密大气、高浓度温室气体和高温的原因。

地球的重力分异能够产生的圈层差异旋转，使地壳和地幔自转变慢，使地核自转变快；圈层角动量交换使动能变热能积累在核幔边界，使地壳和地幔自转变快，地核自转变慢。通常所说的地球自转速度，实际上就是地壳的自转速度，它在重力分异中是一个减慢的过程；在角动量交换中是一个加快的过程。特别值得指出的是，以前的重力分异模型是一次完成的，事实上，地球的重力分异和角动量交换过程可以通过多次反复来完成，形成地壳自转减速和加速的周期转换。

根据地质和气象等综合数据，表1给出地球自转周期、地质旋回、气候变化、万有引力常数G变化和地磁变化的对应规律，地球自转变化曲线和火山活动变化曲线相对应。特别值得指出的是，地壳相对地核自转减慢对应地磁反向，地壳相对地核自转加快对应地磁正向，这一现象的发现为地球各圈层差异旋转影响地磁反向提供了证据。

表1  银河系周期、地球轨道周期、地球自转周期、地质旋回、气候变化和地磁极性倒转^[1,2,16]

Table 1  Earth’s rotation periods, geological cycles and geomagnetic polarity reverse ^[1,2,16]

       理论模型研究和实际测量表明，地球内核自转较快，地壳和地幔自转较慢，形成地球内外圈层的差异旋转，核幔边界不仅是热交换边界，而且是圈层角动量交换的边界。圈层角动量使地壳和地幔自转变快，内核自转变慢，部分动能转化为热能积累在核幔边界。这是地球自转加速对应大规模热幔柱喷发的原因。

太阳系运行速度变化产生的能量变化和万有引力常数G变化引起的能量变化

       Dirac（1938）、Brans和Dicke（1961）、Shapiro等（1971）、Hoyle等（1972）都认为万有引力常数G随时间变化而减少。据Steiner（1967）的计算，G还有空间上的变化，在远银心点比在近银心点增加5%，使远银心点处日地距离减少5%，太阳辐射增加35%，日月引潮力增加20%，这是远银心点处白垩纪全球温暖期产生的地球外部原因。  

       银河系轨道周期是导致地球轨道偏心率变化2.5亿年周期的原因。  

       人类无法控制地球的未来，伴随地球环境的恶化，人类必须寻找更适宜生存的其他行星。

参考文献

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http://blog.sciencenet.cn/blog-2277-1031596.html 

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