现代地学教材的错误将整个地球科学极其相关体系带入了歧途！

王金甲

现代地学教材的错误将整个地球科学极其相关体系带入了歧途！
我的建议——地学基础教材的修改已刻不容缓
地学教材中关于“牛顿”对“岁差”的解释，是一起严重的科学失误事件，他耽误了我们地学研究300多年，影响相关学科的正常进展。地球科学是一门基础科学，它涉及天文、地理、地质、航空、生物、气象、地磁等各个领域。错误的解释，影响了相关领域研究的正确健康发展，影响了一代又一代人的正确思路，正确结论。为避免继续延误人家子弟，已到了必须尽快修改的关键时期。尤其是研究地球长期气候变化和地震的数字化预报问题，必须有一个正确的基础理论来指导，基础的理论出了问题，那么所有研究都将误入歧途。地学基础教材的修改已到了刻不容缓的时刻！
牛顿在解释“岁差现象”中，牵涉到我们在初中所学的几何“四象限”与“数轴”的问题（如下图所示）。牛顿对岁差的解释，把地轴中心设置一个原点O，那么地轴与数轴相似，ON=OS，ON+OS=0，绝对值相等，符号相反，那么南北半球就不能共用一个“岁差常数”，事实却共用一个。牛顿对岁差要么用在北半球，要么用在南半球，南北不能兼顾。牛顿上的这种解释方法把“恒星年”与“回归年”重叠在一起，忽略了地球的公转运动。一个理论是否正确？則需要多个证据来证明，而否定一个理论，则找出一条矛盾就足以够了，因为真理放之四海而皆准！

“岁差现象”存在以下三种解释方法（其中只有一种是正确的）。
1、地球自转变慢。
2、地轴做圆锥运动，牛顿解释岁差的方法如下图所示；

3、地壳在“固体潮汐”作用下，与内部顺时针差速（中国人解释岁差的方法下右图）。

第一条显而易见的被排除。如果是地球自转变慢引起的岁差现象，按时间算来每年都要慢3.35秒之多， 那么地球早已停止了自转。
第二条牛顿对岁差的解释方法，从图上我们可以看出，牛顿对岁差现象的解释，其中存在四点显而易见的矛盾。地球运动，无非是引力与斥力作用下的惯性运动。“岁差”就是引力与惯性及地球层圈构造相结合的必然现象。用地轴做圆锥运动解释“岁差现象”存在几处致命弱点；
1）地轴有数轴性质即“绝对值相等，符号相反”，南北半球不能共用一个“岁差常数”，事实却共用一个。地轴中心点的数值是零！那么它表示是恒星年？还是回归年？牛顿的解释把“恒星年”与“回归年”混绕在一起。难以解释地球在20′24″的时间里公转36475KM 的距离问题。
2）用陀螺解释岁差，风马牛不相及。地球受的是径向力，而陀螺受的是轴向力。不能相提并论。
3）26000年的岁差周期，即不是地球公转周期，也不是月球公转周期，难道“引力”还有延时作用？ 用“陀螺”比喻解释岁差是风马牛不相及，陀螺的受力是“轴向”力，而地球所受的力（日月）是“径向”力受力方向相差90°，岂能再一起相提并论？
4）希腊的天文学家 喜帕恰斯 与中国的天文学家虞喜 所测得的“岁差常数”为何相差一倍之多？其原因是所处的纬度不同。希腊是高纬度国家而虞喜所处的地理维度要比喜帕恰斯所处的地理纬度低的多，说明地球不但存在“差异旋转”而且还存在“较差自转”。喜帕恰斯与虞喜的“岁差常数”之差是他们所处的地理纬度不同造成的。
5）恒星年与回归年在中心原点重合，无法解释地球在20分24秒公转36720KM的距离。根据现有数据，采用数字与几何图形有必要对“岁差”做重新解释！
在重新解释岁差前我们首先了解地球构造。地球是层球结构，主要由地壳、地幔、外核、内核等几部分组成。地壳是包裹着整个地球内部的薄壳。质量只占全球的0.2％。大陆地壳与海底地壳有明显的差别。洋壳极薄，厚度2～11 千米(包括海水)，平均约7 千米，密度3～3.3克／厘米3，主要由玄武岩和辉长岩组成，上面有极薄的深海沉积物覆盖。与此相反，陆壳则较厚，约15～80 千米，平均35千米，密度2.7～2.8 克／厘米3，由火成岩、变质岩和沉积岩组成。地壳占地球总质量的比例最少，受潮汐作用影响最大，是自转速度最慢的一层，自转一周需24小时。
地幔是地球最厚的一个层面，占了地球质量的68％左右，它的密度由外至内逐渐增大，外部密度为3 克/ 厘米3，内部密度为5.4 克/ 厘米3。这一层面从地壳下一直延伸到2900 千米外，由各种不同的矿物质组成，其中以橄榄石、辉石和长石居多。地幔这一层占地球总质量一半以上，能较好的保持惯性，但因地壳的拖拽作用也在极缓慢的减速。根据“岁差常数”计算地幔这一层的自转一周约需２３小时５９分５６秒６４９毫秒。
外核，地球外核的物质基本都以等离子状态存在，它的自转速度受日月的引力影响较大。外核是离子、电子的混合体，它的旋转就是电子、离子围绕地轴旋转，如同螺旋管的电子在螺旋管线圈移动，磁是电子移动产生的，从而导致了地球磁场的存在。它的自转速度介于地幔与内核之间。
地核是地球的核心部分（见图4.3）。内地核应为刚性很高的，在极高压(3.3 × 1011～3.6 × 1011 帕)下结晶的固体铁镍合金组成。地核质量占地球全部质量的33％。离子态的外核有效的保护了内核的自转惯性因此这一层自转速度最快，根据宋晓东公布的内核比地壳自转速度快的报道经过计算地球内核的自转一周的时间是23小时59分55秒。
地球的每一层的质量、材质、温度、体积、受天体引力、形态等不同所以其角速度都有差异。
《参考消息》1996年7月24日第7版有一则报道：美国哥伦比亚大学地震学家宋晓东博士和保尔•理查兹博士一起，首次利用地震波测量了地球固态铁质内核，发现它的旋转速度比地球本身旋转速度快，内核跟地球朝同一方向旋转，内核赤道每年比位于赤道的地壳多旋转19.31公里，内核在地球完成相对转动一周需要大约400年。这一发现一经公布，立即在全世界引起了轰动。科学家们称这一发现为令人震惊的重大发现，具有划时代的意义。因为在此之前，人们普遍认为地核转速最慢。
跟踪地震波
美国哥伦比亚大学的宋晓东博士是在1994年于加利福尼亚理工学院获得博士学位的，之后在纽约州帕力塞的拉蒙杜赫地球观察站工作，是一位杰出的地震学家。他和同事保尔•理查兹博士一起首次利用从五十多次地震现场和1967年到1995年期间重大核试验现场发出的地震波测到的数据，观察地球内核，其方法就像医生利用超声波观察孕妇肚子里活动的胎儿一样。其结果发现地球固态内核在高速自转。在发生大地震和爆炸时，地震波就像池塘中的涟漪一样，向外辐射，科学学们借助于传感器就可以接收来自地下微弱的震动，从而测出它们的路径和速度。以过多年的潜心研究，地震学家跟踪地震波，终于有了这一惊人的突破，标志着一个全新领域的开端。
现在，科学家们人为地球的固态内核是一个巨大的晶体球，是由紧密排列的铁原子构成。地核的轴大约与地球的轴倾斜10度，当发生地震时，穿过地球的地震波的最快路线是由晶体结构决定的。通过多年来跟踪这条路线两头到达地球表面的点的变化，宋晓东博士和理查兹博士发现了地核相对于地壳在旋转。他们估计内核自由旋转的速度每年约为0.4～1.8度，一周为360度，每过约4000年重叠一次。在过去一个世纪里，内核与外壳位移了约90度。这对于地质运动来说是一个如同光速一样巨大的速度，比大陆漂移速度快十万倍。而哈佛大学的研究小组组长亚当•德兹文斯基博士发现内核的旋转速度每年可达3度，约100年重叠一次。
宋晓东的博士论文是研究近南极洲的南大西洋的地震反射波是如何穿过地球的，这种反射波可在阿拉斯加州的地震台观测到，从而揭示了内核构造的线索。他通过研究自80年代以来的地震资料（这些资料在他做博士论文时就已获得），再与90年代收集到的资料进行对比，发现90年代穿过内核震波的时间比80年代明显地快，很明显内核在相对于地表旋转。他们还对其他资料作了对比，包括前苏联几十年前在其北边的北极圈内的一个岛下进行的大型核爆炸时，在南极洲获得的震波数据，都得出了同样的结论。理查兹博士兴奋地说：“当我开始得出这些结果时，我都不相信，这太令人激动了。”这一发现会有助于更进一步了解热量是如何在地球中流动了，地球内部多年来是如何演变的，磁场是如何形成的，又是如何发生周期性方向转变的。正是由于这种热量的运动才使得地球表面的地壳层产生运动，形成山脉和海洋，大陆分离，引起地震。
内核快速自转的原因
科学家们认为：地球内核的旋转很可能是由于内核与地球熔态外核流体所产生的巨大磁场的互相作用而引起的。这些磁场所产生的力距使得内核旋转较快，这与电动机中的旋转磁场引起电枢旋转的原理相同。哥伦比亚大学的研究小组发表在《自然》期刊的论文指出：外核的低粘度、低摩擦力使得内核易于旋转。理查兹博士说：“这就像一台巨大的电动机，产生了巨大的电流。这又转过来在地球周围产生磁场。”
四十五亿年前，在地球形成时，由于铁很重，大部分铁和重金属沉入到地球内部，最终形成了地球内核与外核。外核是熔铁，再向深处，尽管温度高达7000～8500华氏度（即约3870～4700℃），但由于巨大的压力和密度，使内核铁成为固体。这一固体内核占地球体积还不到1%。地球的内核是一个炽热的固态铁质晶体球，直径为2413.5公里，比月球略小。由于地球内核深藏在地球内部，因而对其研究十分困难。正是由于近十年在地震测量和计算机模拟方面所取得的进展，才使科学家们开始逐步发现地球内核的一些秘密。在地球质量不变，体积不变，各圈层特质间不发生角动量交换和忽略外力的条件下，根据角动量守恒定律，一个均速自转的均匀地球演化为一个圈层差异旋转的分层地球，可分为地壳、地幔、液体外核和固体内核，它们旋转速度的理想比值为；0.6：0.7：1.06：3.27，即在重力分异过程中使地球各圈层呈现有序差异旋转状态。
地质先驱李四光很早就注意到了涡旋星系旋转内快外慢这一共同特征。安德森也指出过含有对流流体的旋转星体呈现出差动旋转和旋涡形对流这一宇宙普遍现象。他们为地球内核快速旋转出示了第一批可经观测到的类似现象。这正是科学家们研究的出发点。
这项发现也提出了很多问题,诸如：内核的旋转速度是否发生变化？内核旋转是否会对地球表面的引力场强度产生明显的变化？科学家们说需要进行许多其他的研究,不仅要探索与其它科学领域的关系,还要进一步证实与精确计算内核旋转速度。哥伦比亚大学的理查兹博士说：“这仅是个开端,已经发表了数百篇很好的论文,现在应该依靠理论进行艰巨的观察了。”
根据以上几点矛盾，就足以说明牛顿对岁差现象的解释是一个严重失误。这样一来只剩下唯一的第三条，只有用地壳在“固体潮汐”的作用下，与内部作“顺时针差速”旋转，这才是唯一正确解释“岁差现象”的方法（见下图）。

图1；是地球围绕太阳公转360°表示是一个恒星年。
图2；地球围绕太阳公转359°59′9″740毫角秒表示是一个回归年。
图3；在“固体潮汐”作用下，“地壳”顺时针与内部差速50角秒260毫角秒导致岁差现象发生。
任何自然现象都有一定规律性，都存在数学模型及计算方法，只是比较复杂我们还没攻破而已。牛顿对“岁差”解释上的错误，是天文学与地理学科的脱节所致，堵塞了我们对地震预报工作的深入研究。使我们的地震预报研究工作步入歧途，迷失方向，因而进展缓慢。同时“岁差现象”也是地球大气候的周期。岁差搞明白才能正确解释全球变暖的真正原因。
地球科学是一门大科学，又是相关各门科学的基础，。上朔几千年，行程几万里，它渗透其它自然科学各个领域。地球科学教材完全是由外文囫囵吞枣翻译过来的，是否正确？没有人甄别。分科过细，导致人们丧失真正认识自然规律的能力。地球对于人类来讲无疑是一个庞然大物，这样一来“盲人摸象”的结论层出不穷。科学本身就是宗教的一个分支，仍然没有彻底脱离宗教意识形态及影响。比如对岁差的解释，牛顿让地轴在太空绕黄极做圆锥运动，于是后人便用风马牛不相及的“陀螺进动”来完善其理论，又在牛顿错误解释岁差理论的基础上又发展了所谓“章动”的理论，皮之不存，毛之焉附？
新解岁差图；

地球差异旋转图；

作者；王金甲
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