基于角动量守恒定律分析固体矿产的开采对地球自转的影响
2021-01-06李庚伟张文治赵子龙
渤海大学学报(自然科学版) 2020年2期
李庚伟,张文治,赵子龙
(1.中国地质大学(北京)数理学院,北京100083;2.中国地质大学(北京)地球科学与资源学院,北京100083)
0 引言
地球的自转运动可分为:1)相对于惯性空间的运动(岁差章动),它是由日月引力作用在地球赤道隆起部分的结果;2)相对于地球本体的运动,也就是地极移动(极移)和地球自转速率变化(日长变化).一般情况下,极移描述的是地球自转轴相对于固体地壳的运动;日长变化则描述的是地球绕瞬时自转轴的自转速率变化[1].
本文主要研究的是地球自转速率的变化情况,而对此产生影响的因素主要包括外界天体引力导致的地球系统总角动量的变化以及地球表面和内部物质质量迁移所导致的转动惯量的变化.与地月、地日之间的距离相比,暂且可将地球、月球和太阳均看成质点,如是便可认为太阳、月球对地球的合外力矩为零,即地球自转的角动量守恒.因此本文将重点讨论地球表面和内部物质质量迁移对地球自转速率的影响.
固体矿产是指经过地质成矿作用而形成的、埋藏于地下或分布于地表、呈固态并具有开发利用价值的矿物或有用元素的集合体[2].自工业革命以来,人类社会便进入了高速发展阶段,对各种固体矿产的需求正在不断上升.而人类对固体矿产的开采会导致地球的质量进行重新分布,从而导致地球绕地轴旋转的转动惯量发生改变,并进而改变地球自转的速率.而一旦地球自转的速率发生……
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