Учебная работа. Реферат: Нестабильность вращения Земли
Вращение Земли вокруг собственной оси сызвека употребляется человеком для измерения времени. В астрономии и геодезии оно лежит в базе введения разных систем координат. Но при вращении Земли изменяется ее скорость, движутся географические полюса, колеблется ось вращения в пространстве. Эта непостоянность искажает координаты небесных и земных объектов. Неравномерность вращения и движение полюсов вызываются действиями, протекающими на планетке, и зависят от особенностей строения и физических параметров земных недр.
Астрономические данные. Сомнения в всепостоянстве скорости дневного вращения Земли появились опосля открытия Э. Галлеем в 1695 г. векового убыстрения движения Луны. Идея о вековом замедлении вращения Земли под действием приливного трения была в первый раз высказана И. Кантом в 1755 г. Во 2-ой половине прошедшего столетия были получены свидетельства о нерегулярных флуктуациях скорости вращения планетки и движении географических полюсов. С того времени за неравномерностью вращения и движением полюсов ведутся постоянные наблюдения.
Скорость вращения Земли можно охарактеризовать отклонением продолжительности земных суток от эталонных, равных 86400 с. Чем короче земные день, тем резвее вращается Земля. До сотворения весьма четких атомных часов скорость вращения контролировалась благодаря сопоставлению наблюденных и вычисленных (в согласовании с небесно-механическими теориями) координат планет. Так удалось получить время наблюдаются значимые нерегулярные флуктуации угловой скорости вращения с соответствующими периодически порядка 60-70 лет. Резвее всего Земля вращалась в 1870 г., когда продолжительность суток была на 0.003 с короче эталонных, а медлительнее всего – в 1903 г. (земные день были длиннее эталонных на 0.004 с). С 1903 по 1934 г. происходило убыстрение вращения Земли, с конца 30-х годов до 1972 г. наблюдалось замедление, а с 1973 г. по истинное время Земля ускоряет свое вращение. Качание угловой скорости вращения Земли, наблюдавшееся в XX в. (с 1903 по 1972 г.) нередко именуют 60-70-летним. В XIX в. качание приблизительно такого же периода было зафиксировано с 1845 по 1903 г. В наиболее раннюю эру 60-70-летние колебания не выслеживаются. К огорчению, данные XVII-XVIII вв. имеют низкую разрешающую способность, потому что тогда интервалы времени меж наблюдениями время от времени достигали 29 лет.
Точность определения неравномерности вращения Земли стала лучше в 1955 г. – опосля того как стали употребляться атомные часы. Отныне возникла возможность регистрировать колебания скорости вращения Земли с периодами наиболее 1-го месяца. Ход среднемесячных величин скорости вращения за период 1955-2000 гг. показан на рисунке 2. Скорость вращения Земли бывает меньшей в апреле и ноябре, а большей – в январе и июле. Январский максимум существенно меньше июльского. Разность меж малой величиной отличия продолжительности земных суток от эталонных в июле и наибольшей в апреле либо ноябре составляет 0.001 с.
Сезонные колебания обычно обрисовывают суммой годичный и полугодовой гармоник. Их амплитуды и фазы от года к году изменяются, обнаруживая достойные внимания закономерности. Амплитуда годичный гармоники изменяется с соответствующим временем около 6, а полугодовой – около 2-ух лет. Средняя величина амплитуд годичный и полугодовой гармоник равна соответственно 0.00035 и 0.00032 с.
В 80-е годы астрооптические наблюдения были изменены новенькими способами измерений: лазерная локация спутников (ЛЛС) и Луны (ЛЛЛ), системы глобального позиционирования (СГП) и т.д. Точность определения Глобального времени возросла на два порядка. В итоге возникла возможность учить колебания скорости вращения Земли с периодами до суток, а в отдельные моменты особых серий наблюдений – до нескольких часов.
На рисунке 3 воспроизведен дневной ход значений отклонений продолжительности суток в 2000 г. тут, кроме сезонных конфигураций, обусловленных гидроме-теорологическими действиями, отлично видны приливные колебания скорости вращения Земли. По величине размаха они незначительно уступают сезонным колебаниям, но их периоды в 10-ки раз короче сезонных (близки к 14 суткам).
Действенным инвентарем исследования цикличностей является спектральный анализ. Он заключается, во-1-х, в представлении изучаемых колебаний в виде суммы простых гармоник, и, во-2-х, в выявлении зависимости средних квадратов амплитуд этих гармоник от их частоты либо периода, другими словами в нахождении спектральной функции.
В приливных колебаниях скорости вращения Земли выделяются составляющие с периодами в год, полгода, 13.7; 27.3; 9.1 суток. Спектральный анализ 350-летнего ряда среднегодовых значений дает максимум спектральной плотности на периоде около 70 лет. Качание с сиим периодом в особенности приметно проявлялось в крайние 150 лет. Сначала XX в. амплитуда 70-летнего колебания достигала 2 месяцев.
Меняется не только лишь угловая скорость Земли. Наша планетка совершает маленькие колебания относительно оси вращения. Потому движутся точки, в каких ось пересекает земную поверхность (секундные полюса Земли). Они передвигаются по земной поверхности вокруг среднего полюса в направлении вращения Земли, другими словами с запада на восток. Линия движения движения полюса имеет вид спирали, которая временами то закручивается, то раскручивается. Для примера на рисунке 4 показана линия движения движения моментального Северного полюса за 1996-2000 гг. Его наибольшее удаление от среднего отмечалось в мае-июле 1996 г. Потом полюс стал закручиваться, и это длилось до 2000 г., когда он подошел на малое расстояние к центру спирали. на данный момент полюс раскручивается и удаляется от собственного среднего положения.
Самое огромное удаление моментального полюса от среднего не превосходит 15 м. Закручивание и раскручивание линии движения полюса разъясняется тем, что он совершает два повторяющихся движения: свободное либо чандлеровское (названо в честь открывшего его в 1891 г. С. Чандлера) с периодом около 14 месяцев и принужденное – с годичным периодом. Чандлеровское движение полюсов возникает, если ось вращения Земли отклонена от оси ее большего момента инерции. движение полюсов, вызванное действием на Землю повторяющихся сил атмосферы и гидросферы, именуется принужденным. Период вольного движения зависит не от периода возбуждающей силы, как это типично для принужденного движения, а от динамического сжатия и упругих параметров планетки. Сложение этих движений и дает наблюдаемую картину. анализ координат полюса за крайние 110 лет указывает, что принужденное движение происходит по эллипсу с запада на восток. Величины огромных полуосей эллипса колебались в границах от 3.4 до 2.7 м, малых полуосей – от 2.5 до 1.8 м, эксцентриситетов – от 0.15 до 0.46, а восточные долготы большенный полуоси имели значения от 2050 до 1450 ВД.
Чандлеровское движение полюса имеет практически радиальную линию движения. Оно характеризуется еще большей изменчивостью характеристик. Радиус вольного движения владеет амплитудной модуляцией с периодом около 40 лет. Наибольшие значения радиуса (9 м) наблюдались в 1915 и 1955 гг., а минимум (2 м) – в 1930 г.
Центр спирали находится в стороне от интернационального условного начала координат. Причина тому – вековое движение полюса. Если из координат полюса выделить годичную и чандлеровскую составляющие, то останутся координаты среднего полюса. Он тоже сдвигается. Линия движения движения среднего полюса за 1890-2000 гг. изображена на рисунке 4. В течение периода наблюдений средний полюс сдвигался по сложной извилистой кривой с преобладающим направлением в сторону Северной Америки (меридиан 290° в.д.) со скоростью около 10 см в год.
Природа повторяющихся колебаний. Фигура Земли близка к эллипсоиду вращения. Когда Луна и солнце не лежат в плоскости земного экватора, их силы притяжения стремятся развернуть планетку так, чтоб экваториальные вздутия фигуры размещались по полосы, соединяющей центры масс Земли, Луны и Солнца. Но Земля не поворачивается в этом направлении, а прецессирует под действием момента пары сил.
Ось вращения Земли медлительно обрисовывает конус вокруг перпендикуляра к плоскости эклиптики (рис. 5). Верхушка конуса совпадает с центром планетки. Точки равноденствий и солнцестояний движутся по эклиптике навстречу Солнцу, совершая оборот за 26 тыс. лет (скорость движения -1° за 72 года).
Моменты сил притяжения, действующие на экваториальные вздутия, изменяются зависимо от положения Луны и Солнца по отношению к Земле. Когда эти планетки находятся в плоскости земного экватора, моменты сил исчезают, а когда склонения Луны и Солнца максимальны, то величина момента большая. Вследствие таковых колебаний моментов сил тяготения наблюдаются нутации (от лат. nutatio – качание) оси вращения Земли, складывающиеся из ряда маленьких повторяющихся колебаний. Главнейшее из их имеет период 18.6 года – время воззвания узлов орбиты Луны. движение с сиим периодом происходит по эллипсу. Большая ось эллипса перпендикулярна направлению прецессионного движения и равна 18″.4; малая параллельна ему и равна 13″.7. Таковым образом, ось вращения Земли обрисовывает на небесной сфере волнообразную линию движения, точки которой находятся на угловом расстоянии в среднем около 23°27′ от полюса эклиптики (рис. 5).
Приливные выступы передвигаются по земной поверхности вослед за Луной и Солнцем с востока на запад, другими словами в направлении, оборотном суточному вращению Земли. естественно, что при всем этом в океанах и в Земле появляются силы трения, тормозящие вращение планетки, по этому и происходит вековое замедление вращения Земли. Оценки демонстрируют, что день должны удлиняться на 0.003 с за 100 лет. Таковым образом, неравномерности вращения Земли, выставленные на рисунках, практически не соединены с воздействием приливного трения и вызваны иными причинами.
Земные приливы играют приметную роль в колебаниях скорости вращения с периодами наименее месяца. Приливообразующая сила растягивает планетку вдоль прямой, соединяющей ее центр с центром возмущающего тела – Луны либо Солнца. При всем этом сжатие Земли возрастает, когда ось растяжения совпадает с плоскостью экватора, и миниатюризируется, когда ось отклоняется к тропикам. момент инерции * сжатой Земли больше, чем недеформированной шарообразной планетки. А так как момент импульса Земли (произведение ее момента инерции на угловую скорость) должен оставаться неизменным, то скорость вращения сжатой планетки меньше, чем недеформированной. При движении Луны и системы Земля-Луна, склонения Луны и Солнца, также расстояния от Земли до Луны и Солнца изменяются. Потому приливообразующая сила колеблется во времени. Подходящим образом изменяется сжатие Земли, что в итоге и вызывает приливную неравномерность ее вращения. Более значительными из этих конфигураций скорости вращения планетки являются колебания с полумесячным и месячным периодами.
* момент инерции частички относительно оси вращения Земли равен произведению ее массы на квадрат расстояния до оси. момент инерции Земли – сумма моментов инерции составляющих ее частиц.
Чем все-таки обоснована неприливная неравномерность вращения Земли и движение полюсов? Существует много действий, которые могут влиять на вращение Земли. Это конфигурации в распределении воздушных масс в атмосфере, снежного и ледяного покровов, осадков и растительности на земной поверхности, смены уровня Мирового океана, взаимодействие ядра и мантии Земли, извержения вулканов, землетрясения, действия наружных сил и т.д. Кропотливые оценки вклада перечисленных действий дозволили выявить более значительные из их.
В течение года массы воздуха и воды перераспределяются меж континентами и океанами, также меж Северным и Южным полушариями. Так, в январе масса воздуха над Евразией на 6х1015
кг больше, чем в июле. От января к июлю из Северного полушария в Южное переносится 4х1015
кг воздуха. В течение зимы происходит скопление снега в северных районах Евразии и Северной Америки. В весеннюю пору влага ворачивается в Мировой океан. Все это меняет момент инерции Земли и сказывается на ее вращении. Оценки демонстрируют, что сезонное перераспределение воздушных и аква масс не много влияет на сезонную неравномерность вращения планетки, но практически на сто процентов обусловливает принужденное движение полюсов.
Чандлеровское движение обязано затухать со временем, потому что энергия вольного движения полюсов преобразуется в Земле в тепло. Отсутствие затухания вольного движения полюса показывает на то, что есть процессы, безпрерывно его поддерживающие. К ним относят землетрясения, электромагнитное взаимодействие ядра и мантии Земли, лунно-солнечную прецессию и т.д.
Исследования крайних лет проявили, что основная причина сезонной неравномерности вращения Земли – атмосферная циркуляция. В среднем атмосфера движется относительно земной поверхности в низких широтах с востока на запад, а в умеренных и больших – с запада на восток. момент импульса преобладающих восточных ветров отрицателен, а западных – положителен. Можно было бы мыслить, что эти моменты возместят друг дружку и момент импульса ветров всей атмосферы постоянно равен нулю. Но расчеты демонстрируют, что момент импульса восточных ветров в пару раз меньше момента импульсов западных ветров. момент импульса ветров атмосферы составляет в среднем за год +14х1015
кг/м2
с-1
. Его величина изменяется в течение года от +16.1х1025
кг/м2
с-1
в апреле и ноябре до +10.9х1025
кг/м2
с-1
в августе.
момент импульса – это физическая величина, которая не может возникать либо уничтожаться. Она способна только перераспределяться. В рассматриваемом случае перераспределение происходит меж атмосферой и Землей. Когда момент импульса атмосферы возрастает, другими словами усиливаются западные ветры либо слабеют восточные ветры, момент импульса Земли миниатюризируется, другими словами замедляется ее вращение. Когда же момент импульса атмосферы миниатюризируется (слабеют западные либо усиливаются восточные ветры), вращение Земли ускоряется. Степень согласия конфигураций момента импульса атмосферы и момента импульса Земли в 1958-2001 гг. показан на рисунке 6. Величины отклонений момента импульса Земли взяты с оборотным знаком. Видно, что ход обеих кривых совпадает в границах ошибок наблюдений. Так что суммарный момент импульса планетки и атмосферы остается постоянным.
Рис. 6. Ход относительного момента импульса атмосферы (7) и вычисленных с оборотным знаком приращений момента импульса Земли (2) в 1026
кг/м2
с-1
Факт, что момент импульса ветров постоянно положителен, гласит о том, что атмосфера вращается вокруг оси резвее Земли. Уподобляя движение атмосферы в целом вращению твердого тела, можно сказать, что период ее воззвания вокруг оси составляет в апреле и ноябре 23 ч 36 мин, а в августе – 23445 мин. В среднем за год день для атмосферы продолжаются 23438 мин, а не 23 ч 56 мин, как для Земли.
Существует Мировоззрение, что раз атмосфера опереждает землю в дневном вращении, то она обязана ускорять вращение планетки. Но на неравномерность вращения Земли влияют только конфигурации момента импульса ветров. Неизменная же величина момента импульса ветров была взята атмосферой у Земли в момент формирования атмосферной циркуляции. Тогда скорость вращения Земли незначительно замедлилась (продолжительность суток возросла на 0.0024 с) и остается такой в истинное время. Если источник, поддерживающий ветры в атмосфере, иссякнет, то атмосферная циркуляция закончится и продолжительность суток возвратится к начальному значению.
Атмосферу, неравномерно разогретую по горизонтали солнечными лучами, можно разглядывать как термическую машинку. Она превращает термическую энергию Солнца в кинетическую энергию ветров. Более теплые части атмосферы в этом случае делают функции нагревателя, а прохладные – холодильника. Рабочим телом служит сам воздух. В современной физике атмосферы известны несколько термических машин. Важными из их являются термо машинки, порождаемые контрастом температур меж экватором и полюсами. одна из их работает в Северном полушарии, а иная – в Южном. Благодаря сиим машинкам поддерживаются наблюдаемые восточные ветры в низких широтах и западные – в умеренных и больших. Чем больше контраст температур экватор-полюс, тем лучше атмосферная циркуляция в данном полушарии и тем больше величина момента импульса ветров.
Контраст температур в любом полушарии бывает большим в зимнюю пору, а минимальным – в летнюю пору. Потому момент импульса ветров Северного полушария совершает гармонические колебания с периодом в год от наибольшего значения в январе до малого в июле. В Южном полушарии годичное качание имеет обратную фазу: момент импульса максимален в июле, а мал – в январе. Потому годичные колебания ветров Северного и Южного полушарий возместят друг друга, и момент импульса ветров атмосферы должен оставаться практически неизменным. Итак, термо машинки первого рода обусловливают возникновение в атмосфере положительной величины момента импульса ветров, но практически не влияют на его сезонные колебания.
Длительное время оставалось неясным, почему момент импульса ветров атмосферы испытывает сезонные колебания. В 1975 г. было найдено, что в верхних слоях атмосферы самой теплой областью является не экватор и не параллель, на которой солнце в полдень бывает в зените, а полярная “шапка” летнего полушария (в июле – северная, а в январе – южная). Оказалось, что средняя температура воздуха убывает от полюса летнего полушария до полюса зимнего (в июле – от Северного полюса до Южного, а в январе – от Южного полюса до Северного). сделалось ясно, что в атмосфере имеется межполушарная термическая машинка, нагревателем которой является атмосфера летнего полушария, а холодильником – атмосфера зимнего полушария. Межполушарная термическая машинка уменьшает величину момента импульса ветров. Чем больше контраст температур меж полушариями, тем значительнее этот эффект. В январе и июле момент импульса ветров миниатюризируется до малых значений, и скорость вращения Земли добивается наибольших величин. В апреле и ноябре температурные различия меж атмосферой Северного и Южного полушарий выравнивается; межполушарная термическая машинка прекращает свою работу, потому в атмосфере удерживается максимально большая величина момента импульса ветров и скорость вращения Земли становится малой.
Различие величин июльского и январского максимумов скорости вращения Земли соединено с тем, что атмосфера Северного полушария в среднем за год теплее атмосферы Южного полушария. Потому контраст температур меж полюсами в июле существенно больше, чем в январе. Если б подстилающие поверхности в Северном и Южном полушариях были схожи, то величины январского и июльского максимумов скорости вращения Земли не различались бы.
Природа десятилетних конфигураций скорости вращения Земли. Эти конфигурации очень значительны, чтоб их можно было разъяснить так же, как и сезонные колебания, перераспределением момента импульса меж атмосферой и Землей. Так, замедление скорости вращения с 1870 по 1903 г. было таковым, что момент импульса Земли уменьшился на 48х1025
кг/м2
с-1
Если б это замедление вышло из-за перераспределения момента импульса меж Землей и атмосферой, то момент импульса ветров в 1870 г. был бы на 48х1025
кг/м2
с-1
больше, чем в 1903 г. Иными словами, скорость ветров в атмосфере обязана была бы возрости наиболее чем втрое (за 33 года скорости западных ветров должны были равномерно усилиться, а восточных ослабнуть везде приблизительно на 20 м/с). Но настолько огромных долгопериодических колебаний атмосферной циркуляции нет. Считается, что долгопериодическая неравномерность вращения Земли не может вызываться геофизическими действиями, протекающими на земной поверхности. Ее обычно связывают с таковыми внутриземными действиями, как взаимодействие ядра и мантии планетки. В пользу данной догадки свидетельствует тесноватая корреляция меж переменами скорости вращения Земли и флуктуациями скорости дрейфа ее эксцентричного магнитного диполя с соответствующим временем порядка 60 лет.
В крайние годы получен ряд эмпирических фактов, которые принуждают заного посмотреть на эту делему. Воздействие атмосферы на вращение Земли можно оценить не только лишь в итоге подсчета конфигурации момента инерции и момента импульса атмосферы, да и методом вычисления моментов сил, работающих на Землю со стороны атмосферы. К ним относятся моменты сил трения ветра о подстилающую поверхность и моменты сил давления на горные хребты, стоящие на пути ветров. Для того чтоб найти эти моменты сил, требуются данные о полях ветра либо атмосферного давления в приземном слое над всей планеткой. Зная суммарный момент сил, просто вычислить убыстрение и неравномерность вращения Земли.
Расчеты проявили, что, может быть, не только лишь сезонная, да и долгопериодическая неравномерность вращения Земли вызывалась в 1956-1977 гг. механическим действием атмосферы на землю. Этот итог показывает на существование переноса “порцией” время от времени положительного, а время от времени отрицательного момента импульса через приземный слой атмосферы, что приводит к долголетней неравномерности вращения Земли. Надлежащие же конфигурации момента импульса ветров, нужные для выполнения баланса, не наблюдаются. Потому должен быть некий источник момента импульса в атмосферу. естественно было бы представить, что атмосфера получает момент импульса или из околоземного галлактического места, или от Земли – в процессе долголетнего перераспределения воды меж океаном и сушей. Оценки проявили, что поток момента импульса из вселенной за счет солнечного ветра и действия межпланетного магнитного поля весьма мал, и последующие усилия были ориентированы на исследования роли перераспределения воды.
Как понятно, около 2% всей воды на Земле находится в замерзшем состоянии. Общая масса льда в современную эру примерно равна 28.4х1018
кг; из этого числа 90% приходится на ледниковый щит Антарктиды, 9% – на ледник Гренландии и наименее 1% – на другие горные ледники. площади ледниковых щитов составляют: в Антарктиде 13.9 х1012
м2
, в Гренландии 1.8х1012
м2
а горных ледников 0.5х1012
м2
.
Масса ледников изменяется во времени. К примеру, 12 тыс. годов назад растаял огромный ледниковый щит, покрывавший практически всю Русскую равнину и значимые места Западной Европы и Северной Америки. Во время малого климатического оптимума, который имел пространство около тыщи годов назад, у ледникового щита Гренландии была значительно наименьшая масса, чем сейчас. Такое перераспределение воды меж Мировым океаном и ледниковыми щитами сопровождалось конфигурацией момента инерции Земли и обязано было приводить к неравномерности ее вращения и движению полюсов.
Исходя из этого можно составить систему алгебраических уравнений, связывающих величину скорости вращения Земли и координаты полюса с массами льда в Антарктиде, Гренландии и воды в Мировом океане. Эти уравнения разрешают вычислять свойства вращения Земли – координаты полюса и скорость вращения Земли. Если же массы льда неопознаны, но имеются данные о непостоянностях вращения Земли, то можно решить оборотную задачку: по координатам полюса и скорости вращения вычислить каждогодние значения масс льда в Антарктиде, Гренландии и воды в Мировом океане. К огорчению, мы не смогли сравнить ряды вычисленных масс льда в Гренландии и воды в Мировом океане с данными наблюдений из-за отсутствия крайних. Только для Антарктиды удалось сравнить вычисленную кривую конфигураций массы льда с наблюденной (рис. 7). Высококачественное согласие кривых оказалось таковым, что связь долголетней неравномерности вращения Земли с флуктуациями глобального во-дообмена кажется вероятной. Но вычисленные колебания глобального водообмена практически в 29 раз больше наблюдаемых.
Этот противоречивый результаты свидетельствует о том, что наблюдаемые десятилетние индивидуальности вращения есть не неравномерность вращения и движение полюсов всей Земли, а только конфигурации скорости дрейфа литосферы по астеносфере. По правде, моменты сил 1-го знака, возникающие в процессе флуктуаций глобального водообмена, действуют в течение десятилетий. Может быть, что лежащее под литосферой вещество астеносферы при настолько долгих действиях ведет себя не как жесткое тело, а течет подобно вязкой воды. Тогда десятилетний глобальный водообмен может вызвать скольжение литосферы по астеносфере, не оказывая приметного воздействия на наиболее глубочайшие слои Земли. При проведении астрономических наблюдений конфигурации скорости дрейфа литосферы регистрируются как “неравномерность вращения Земли” и “движение полюсов”. Но на создание таковых кажущихся “неравномерностей” и “движений” требуются перераспределения масс воды, в 29 раз наименьшие. В пользу данной догадки свидетельствует не один раз отмечаемая корреляция сейсмической активности с неравномерностью вращения Земли.
состояние ледниковых щитов Антарктиды и Гренландии зависит от конфигураций атмосферного климата. Потому флуктуации вращения Земли могут коррелировать с переменами погодных черт и индексов. Установлена тесноватая связь десятилетних флуктуаций вращения Земли с переменами эпох атмосферной циркуляции, колебаниями глобальной температуры воздуха, региональных осадков и облачности и даже с переменами уловов промысловых рыб в Тихом океане. Увидено, что любому режиму вращения Земли соответствует своя форма атмосферной циркуляции и, как следует, собственный режим погоды в разных районах земного шара. На рисунке 8 приведен ход конфигураций скорости вращения Земли, температуры воздуха в Северном полушарии и скопленной суммы аномалий повторяемости типа С атмосферной циркуляции за 1891-1998 гг. Сравнение кривых указывает их тесноватую корреляцию.
Итак, десятилетние флуктуации скорости вращения Земли могут возникать из-за обмена моментом импульса меж мантией и водянистым ядром планетки. конфигурации скорости вращения водянистого ядра обусловливают колебания скорости вращения мантии. При всем этом суммарный момент импульса Земли остается неизменным. С иной стороны, существует тесноватая связь меж десятилетними флуктуациями вращения Земли и переменами погодных и гляциологических черт. Но процессы в ядре Земли не могут влиять на замену эпох атмосферной циркуляции, флуктуации температуры воздуха, осадки, состояние ледников и остальные климатические процессы и свойства.
Эти противоречия устраняются, если представить, что существует 3-я причина, сразу влияющая и на процессы в земном ядре, и на процессы в климатической системе, – гравитационное взаимодействие Земли с Луной, Солнцем и планетками. А именно, притяжение Луной, Солнцем и планетками несферичных, неоднородных оболочек Земли, занимающих эксцентричные положения, приводит к относительным смещениям и колебаниям их центров масс, к принужденным их перемещениям. Комплекс возникающих при всем этом явлений в земных оболочках можно именовать обобщенными приливами.
С одной стороны, обобщенные приливы вызывают конфигурации в ядре, с ними соединены долголетние варианты геомагнитного поля. С иной стороны, они обусловливают конфигурации в климатической системе, которые приводят к флуктуациям вращения Земли. В таком случае, естественно, десятилетние варианты вращения Земли будут коррелировать со всеми вышеназванными геофизическими и гидрометеорологическими действиями.
Внедрение данных о вращении Земли в гидрометеорологии. исследование неравномерности вращения Земли перспективно для решения оборотных задач. Дело в том, что определять колебания глобальных черт атмосферы либо гидросферы существенно труднее, нежели отражающих их колебаний скорости вращения Земли. Так, для того чтоб вычислить момент импульса ветров, нужно собрать данные о распределении ветра с высотой по способности со всех аэрологических станций мира, произвести их беспристрастный анализ (интерполяцию и экстраполяцию) и вычислить интеграл по размеру, занятому атмосферой. Данные же о сезонных колебаниях угловой скорости вращения Земли разрешают без усилий определять колебания момента импульса ветров практически с той же точностью. Для этого довольно учитывать только некие известные поправки (рис. 6).
Сезонная неравномерность вращения Земли отражает работу межполушарной термический машинки и может употребляться в качестве характеристик разности температур, интенсивности циркуляции воздуха и обмена влагой меж Северным и Южным полушариями.
Десятилетние флуктуации скорости вращения Земли и вековое движение полюса используются для расчета конфигураций масс льда в Антарктиде, Гренландии и воды в Мировом океане (рис. 7).
По десятилетним флуктуациям скорости вращения Земли можно смотреть и в некий степени предсказывать колебания атмосферного климата. Дело в том, что периоды убыстрений вращения Земли (уменьшения продолжительности суток) совпадают с эрами отрицательных аномалий частоты возникновения атмосферной циркуляции и положительных аномалий комбинированного типа атмосферной циркуляции. В эти периоды возрастает масса льда в Антарктиде, слабеет интенсивность зональной циркуляции, увеличивается темп роста температуры Северного полушария, преобладают положительные аномалии глобальной облачности, растут уловы промысловых рыб в Тихом океане (рис. 8). В периоды замедлений скорости вращения Земли масса льда в Антарктиде миниатюризируется, снижается темп роста глобальной температуры, отмечаются отрицательные аномалии глобальной облачности, понижаются уловы промысловых рыб в Тихом океане.
Как отмечалось выше, в крайние 20 лет накрепко измеряются приливные колебания скорости вращения Земли. В течение почти всех лет создатель вел синхронный мониторинг приливных колебаний скорости вращения Земли, эволюции синоптических действий в атмосфере, режимов атмосферной циркуляции и вариантов гидрометеорологических черт во времени. В итоге было увидено, что большая часть типов синоптических действий в атмосфере изменяется синхронно с приливными переменами угловой скорости вращения Земли. На ретроспективных данных создатель показал, что меж приливными колебаниями скорости вращения Земли и переменами синоптических действий в атмосфере имеется статистически важное соответствие. Естественные синоптические периоды совпадают с режимами вращения Земли. Приливные колебания скорости ее вращения обоснованы лунно-солнечными зональными приливами. означает, и естественные синоптические периоды вызваны зональными приливами. Для проверки вывода были вычислены диапазоны вариантов момента импульса атмосферы, доказавшие доминирование гармоник зональных приливов. Эволюция синоптических действий в атмосфере происходит не только лишь за счет внутренней динамики климатической системы, да и под управлением лунно-солнечных зональных приливов. Естественные синоптические периоды обоснованы колебаниями приливных сил, а их смены происходят в моменты конфигурации знака приливных сил. Благодаря этому сделалось может быть предсказывать границы естественных синоптических периодов по вычисленным приливным колебаниям скорости вращения Земли с хоть какой заблаговременностью. Н.С. Сидоренковым и П.Н. Сидоренковым сотворен “метод прогноза гидрометеорологических черт”, патент на который был зарегистрирован в Муниципальном реестре изобретений Русской Федерации 10 мая 2002 г. Наша методика прогнозирования принципно различается от тех, которыми везде пользуются синоптики, и дозволяет составлять метеорологические прогнозы с дневным разрешением и на срок до 1-го года. Оправдываемость таковых прогнозов составляет около 75%.
Мы полагаем, что эту методику можно употреблять и для прогнозирования природных и соц явлений – сейсмичности, извержений вулканов, экономических кризисов, вспышек эпидемий, демографических взрывов, политических переворотов и даже войн. Для этого нужен полный пространственно-временной анализ разных событий при условии, что над ним будут сразу работать ученые разных направлений – врачи, психологи, историки, астрологи и геофизики. Тогда можно не только лишь ретроспективно выявить совпадения и закономерности природно-социальных катастроф, да и создать их вероятностный прогноз.
]]>