从进出口地质结构力作用看太阳系地质递变规律.pdf
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1、根据我国学者原创的太阳系交换地质力学,运用进口与出口地质结构理论,对交换力的形成及相互作用提出了一套新的理论,这是对力的一种新的认识。各种行星体与环境进行交换的过程中,持续产生吸收流与释放流,以及吸收力与释放力,从而推动行星体作持续运动,天体运动来源于行星体进出口地质结构交换运动。建立了一种新的力学计算体系,运用流力差公式分析了“万有引力”的来源,并揭示出:太阳对行星体只产生斥力,并不产生引力;行星体等吸收源为了自身生存的需要,必须从太阳获取物质和能量;在进口吸收力与出口释放力的相互作用下产生定向动力,自行向太阳靠近并围绕其运转;行星体等吸收源是太阳的“寄生物”;提出“推重比定律”,解释太阳与
2、大量行星体吸收源结成交流关系时,各种行星体的运动规律;把太阳系分为低、中、高等三种速度区,从推重比与半径的关系,分析了太阳系不同区域行星体各种运动、构造形态的特点的成因,从奥尔特云到水星,对整个太阳系地质结构递变规律进行了分析。关键词:交换流;流力差公式;推重比定律;速度区;释放力增加率中图分类号:P691DOI:10.3969/j.issn.1006-0995.2023.02.002太阳系包括太阳、行星及其卫星、矮行星、小天体和行星际尘埃。从距太阳最远的奥尔特云到距离最近的水星,这种分布状态从广义上讲是太阳系的一种地质结构。为便于表述,本文除太阳之外,太阳系其他成员如行星、小天体、行星际尘埃
3、等一律称为行星体。只有弄清太阳系整体地质运动与地球之间的关联,才能真正明白地球地质运动的根本原因。万有引力定律是伟大的,但它还存在很大的局限性:一是只讲了力与质量、轨道半径的关系,很多现象还不能解释,如整个行星体半径的变化规律等等;二是只反映了八大行星与太阳的一种稳态关系,而不能反映整个行星体对环境动态的适应性关系。传统观点认为:行星体受太阳引力支配而环绕其运动。据此可推出,距太阳越近,受到的引力越大,能吸引的行星越大;但事实并非如此,最近的水星质量相对很小。太阳系交换地质力学认为:太阳是释放源,地球等行星体是吸收源,从进口与出口地质结构出发,根据吸收流和释放流的相互作用来探讨行星体绕太阳运动
4、的规律。由于建立了一种新的力学计算体系,通过采用“推重比”这种航空发动机关键技术指标的基本原理,就能很好的把行星体的基本特征,如与太阳距离、半径、运动速度、质量、密度、元素构成、圈层等的关系用交换理论统一起来,把整个太阳系的地质分布规律推导出来,揭示出千变万化的各类天体运动实质上来源于地质运动。“洋壳流力学理论”主要讨论地球壳体内交换流的力作用(赵大咏等,2007、2 0 2 0、2 0 2 1、2 0 2 1、2 0 2 2 a、2 0 2 2 b),而本文及太阳系地质递变运动与存在环境的关系(赵大咏等,2 0 2 2 c)、地月系“进出口”地质结构概论(赵大咏等,2 0 2 3)等论文则是
5、讨论行星体外交换流的力作用;它们分别是太阳系交换地质力学理论的不同组成部分。为方便大家理解,文中尽量少用复杂的计算表述。1交换流的力差与“万有引力”的来源1.1交换流与交换力的基本理论太阳系交换地质力学建立了一种新的力学计算体系,最大特点是建立了三个新的计算条件:对外产生交换力作用的进出口地质结构、交换力相互作用的方式和方向。1.1.1第一个条件:对外产生交换力作用的进出口地质结构太阳系交换地质力学认为,地球等行星体,为满足与外界的物质和能量的交换,均产生了“进口”与“出口”这种结构。可把行星体负责吸收物质和能量的地质结构称为进口(用“_”号表示),把被吸收稿日期:2 0 2 2-0 1-12
6、作者简介:赵大咏(19 7 2 一),男,湖南岳阳人,研究方向:太阳系交换地质力学202文献标识码:A文章编号:10 0 6-0 9 9 5(2 0 2 3)0 2-0 2 0 2-10从进出口地质结构力作用看太阳系地质递变规律收的物质和能量简称为吸收流(用J.表示)。把吸收流对行星体外产生的力称作吸收力(用F-表示),用公式表示:(1)把负责释放物质和能量的地质结构称为出口(用“+”号表示)。行星体由进口吸收物质和能量,在其内部运行一定距离后,又通过出口从内部向外界释放物质和能量。把被释放的物质和能量简称为释放流(用J.表示)。把释放流对行星体外产生的力称为释放力(用F,表示),用公式表示:
7、(2)在不需要区分吸收流和释放流、吸收力与释放力的情况下,可把吸收流与释放流统称为交换流(用J表示)或简称为流;把吸收力与释放力统称为交换力(用F表示)。式(1)(2)的通式简写:(3)1.1.2第二个条件:交换力相互作用的方式行星体在不同时期、不同区域,吸收量与释放量存在一定差异,可把两者之差称为流差(用丁表示)。规定释放流的运动方向为正,流差公式可表示:(4)相应的,吸收力与释放力之差可叫流力差(用F表示)。规定释放力的方向为正,则流力差公式可写作:(5)式(5)表明,吸收力与释放力可相互作用。1.2“万有引力”的推导1.2.1两极式进出口结构太阳的质量占太阳系总质量的9 9.8%,其他成
8、员的总和仅为0.2%。太阳为释放源,其他的成员均为吸收源,需要太阳提供生存所需要的物质和能量。观测发现,地球面对太阳的正面为白天,吸收太阳能量较多,向外释放的能量较少;而其背面是晚上,向外界释放的能量较多,吸收的能量较少。根据这一点,可推测地球正对太阳的一面为进口,背向太阳的一面为出口;由于地球不断自转,这种位置不断变化的进出口地质结构,看似很特殊,在宇宙中其实很普遍。忽略地球的自转,可视地球具有两极式进出口结构,即进口与出口分别集中于行星体相反的两端(图1)(赵大咏等,2 0 2 3)。1.2.2正面与背面无差异的流力差公式不考虑正面与背面各点吸收流与释放流流量的差异,即在整个地球面,正面和
9、背面的吸收量是相等的,释放量也是相等的。在这种情况下,设单位面积的吸收量为dJ-,由此产生的吸收力为dF-,那么:J正J=J背J.=JdJ.J正F=J背F=J(6)式(6)表示:地球正面与背面吸收量相等,均为dJ-,产生的吸收力均为dF-。设单位面积的释放量为dJ+,产生的释放力为dF+,那么:J正J=J背J=d/=J正F+=J背F=J式(7)表示:地球正面与背面释放量相等,均为dJ.,产生的释放力均为dF+。J.F.J.=FJF=J+-J.F=F+-F-出口进口吸收源图1丙两极式进出口结构吸收源与释放源的交流模式JdF.dF+释放源(7)2032023年6 月第43卷第2 期由于正面和背面,
10、均既吸收流,又释放流;设释放流运动方向为正,所以正面和背面的流差公式均可写作:(8)相应的正面与背面的流力差公式均可写作:J正F=JrF=JddF-JdF.1.2.3正面与背面有差异的流力差公式下面考虑地球正面与背面的实际差异,由于正面为白天,设正面单位面积吸收量比背面多I-,相应的正面单位面积比背面单位面积增加的吸收力为F-,则正面的吸收量和吸收力可修正为:J正J.=J d(J.+J.A)=J正F.=J d(F.+AF.)背面仍是:JnJ.=J d/.=JnF.=J dF.由于背对着太阳的一面为夜晚,释放量相对正面多一点。设背面单位面积释放量比正面多J+,相应的背面单位面积比正面单位面积增加
11、的释放力为AF+,则背面的释放量和释放力可修正为:Jn J.=J d(J.+AJ.)=JrF.=J d(F+AF.)正面仍为:正J.=了dS d.=JEF.=I dF.根据上面的分析,正面的吸收流与释放流的流差公式应修正为:S/=S d/.-J d(J.+AJ.)背面吸收流与释放流的流差公式:J T=J d(J.+AJ.)-J d.从式(14)(15)消去地球正面、背面各处都存在的相同的吸收流量与释放流量之差dJ.-d J-,那么正面交换流差公式可简写:(16)背面交换流差公式可简写:J青=JdAJ式(16)中负号表示吸收流与释放流运动方向相反,表示正面对外主要表现为吸收流,式(17)表示背面
12、对外主要表现为释放流。则地球的流差公式可写作:(18)相应的,整个地球受的力作用可认为是正面的吸收力与背面的释放力的合力,则地球的流力差公式可写为:S=J F-JF-=J daF.-J dAF.式(19)中的负号表示吸收力作用方向与释放力作用方向相反。204四川地质学报JE=JwT=Jd.-dJ.T正=-JdAJ.Vol.43No.2Jun.,2023(9)(10)(11)(12)(13)(14)(15)(17)(19)从进出口地质结构力作用看太阳系地质递变规律1.2.4第三个条件:交换力的运动方向地球正面(进口)形成的吸收流与背面(出口)产生的释放流的相互作用本质就是太阳释放流与地球释放流的
13、相互作用。式(19)表明正面(进口)对外表现为吸收力作用,即太阳释放流对地球产生斥力,推动地球作远离太阳的运动;背面(出口)产生的释放力推动地球作接近太阳的运动,这是交换力的两个运动方向。下面分析式(19)在三种状态下,地球相对太阳的运动方向:(1)当F0时,表明地球释放力大于吸收力,即地球的释放力大于太阳对地球的斥力,那么地球的运动方向同自身释放流的运动方向相同,地球作靠近太阳的运动。(2)当Fm(B)从式(2 0)中可看出,当行星体B的流力差与质量之比相对较大,就能够突破太阳较大的斥力,推进到距太阳较近的区域;同时,B的加速度较大,因而其运动速度也较大。而行星体C则距太阳较远,且运动速度较
14、小。可把流力差与质量之比称为推重比,用Fm表示,其公式:(21)m式(2 1)为推重比定律,它的意义是:当太阳与多个行星体形成交流关系时,不同行星体与太阳的距离是不同的,行星体推重比大的,能够突破较大的斥力到距太阳较近的地方,且其运动速度较大;反205F+(C)-F_(C)m(c)F-FF.=+m=(C)(20)2023年6 月第43卷第2 期之,只能在距太阳较远的地方运动,且运动速度较小。也可以说距太阳近的行星体推重比就大,距太阳远的行星体推重比就小;行星的公转速度大小取决于推重比的大小。因此,八大行星的公转速度从水星到海王星,随着与太阳距离的扩大而不断下降,与行星质量无直接关系,没有任何例
15、外(表1)。与太阳平均距离赤道半径行星(million km)水星57.9金星108.2地球149.6火星227.9木星778.0土星1427.0天王星2870.0海王星4496.0四川地质学报表1八大行星的有关数据比较表(地理,19 8 4)公转平均速度质量体积平均密度公转周期自转周期(km)(km/s)2,44087.9天6,050224.7天6,3781年23时56 分3,3951.9年24时37 分71,40011.8年9时50 分60,00029.5年10时14分25,90084.0年16时左右24,750164.8年18时左右Vol.43No.2Jun.,2023表面平均温度/卫星
16、数光环(地球为(地球为(g/cm)58.6天47.89243 天35.0329.7924.1313.069.646.815.43白天3500.050.0560.820.8561.001.0000.110.150317.94131695.1874514.6365.217.2257.15.465.265.523.961.330.701.241.660夜晚-17 0(固体表面)-33(云)480(固体表面)22(固体表面)-23(固体表面)-150(云)-180(云))-210(云)-220(云)0121621 23153有有有有表2行星与矮行星的轨道特征(焦维新等,2 0 0 9)木星名字地球求水
17、星金星地球低中高速速速区区区图2 行星体半径在低、中、高速区与推重比的不同关系2.2太阳系三个速度区的划分及其特征为了更好的理解推重比对行星体运动的影响,可把太阳系分为低、中、高速三个区来进行分析:2.2.1低速区的特点(1)区域范围的特点:这一区域的范围可以从太阳最远的边界,大约从距离太阳5000AU10 10*A U 的奥尔特云开始,到5.2AU的木星之间的区域。(2)公转速度的特点:其空间的行星体运动速度相对较慢,如从海王星到木星,其公转平均速度为5.43 13.06km/s。(3)半径及与推重比的特点:本区域内,从奥尔特云星际分子、小彗星开珀带的小行星带海王星天王星土星木星,行星体半径
18、从太阳系后方,向前方不断增大;如开珀带最大的矮行星Eris、海王星、天王星、土星、木星的半径分别为2 40 0 km、24750km、2 59 0 0 k m、6 0 0 0 k m、71400km(表1、表2、表3)(焦维新等,2 0 0 9);其中,木206半主轴/AU0.387100.723331.00000Fm太阳火星谷神星木星土星天王星海王星冥王星阅神星鸟神星岩神星表3最大的开珀带天体(焦维新等,2 0 0 9)ErisMakemakeH-1.2D/km2400 100偏心率0.2056310.0067730.0167101.223660.0934122.766500.0783755
19、.203360.0483939.537070.05415119.191300.04716830.069000.00858639.481700.24880868.146100.43243945.791000.15900043.335000.188740HaumeaSedna0.50.2约19 6 0 约150 01518 996倾角7.00493.39470.000001.850610.58341.30532.48450.76991.769217.141743.740828.960028.1900OrcusQuaoar1.62.31200约9 461260 1901600轨道周期/年0.2408
20、0.61521.00001.88074.601011.856029.424083.7470163.7230248.4000562.5500309.8800285.4000Varuna2.73.7约8 0 0脱罗从进出口地质结构力作用看太阳系地质递变规律星为本区行星体半径的极值。说明在低速区,行星体半径与推重比成正比(图2)。2.2.2中速区的特点(1)区域范围的特点:这一区域的范围从距太阳5.2 AU的脱罗央群(木星轨道)到1AU地球之间的区域(图3)(焦维新等,2 0 0 9)。(2)公转速度的特点:其空间的行星体运动速度相对较快,如从木星到地球,其公转平均速度为13.0 6 2 9.7 9
21、 km/s。(3)半径及与推重比的特点:本区域内,从脱罗央群小行星带一小行星带(出现谷神星等更大半径的小行星)火星一地球,行星体半径从太阳系后方,向前方不断增大;如小行星带最大的谷神星、火星、地球的半径分别为9 50、339 5、6 37 8 km(表1);其中,地球为本区行星体半径的极值。说明在低速区,行星体半径与推重比成正比(图2)。2.2.3高速区的特点(1)区域范围的特点:这一区域的范围从1AU的地球到0.3AU的水星之间的区域。(2)公转速度的特点:其空间的行星体运动速度相对最快,如从地球到水星,其公转平均速度为29.79 47.89km/s。(3)半径及与推重比的特点:本区域内,从
22、行星体半径从太阳系后方,向前方不断减小。如地球、金星、水星的半径分别为6 37 8 km、6 0 50 k m、2 440 k m(表1)。说明在高速区,行星体半径与推重比成反比(图2)。2.3低速区行星体运动的推导在这一区域,由于太阳的释放流密度极小,行星体的运动受其斥力影响相对很小。在不考虑太阳斥力的情况下,先讨论推重比与行星体半径增长的关系:2.3.1释放力增加与半径的关系设有一两极式进出口结构行星体B。其交换单元C,它的释放量为J+,产生的释放力为F(图4a);从进口运行到出口的路径为1,产生的阻力为R。当忽略阻力时,B释放力的大小同单元叠加路径成正比(图4b)。即:ZF+=FI+F2
23、+F3+.如同低速状态下的火车,空气的阻力影响较小;牵引十几节火车皮,两、三个火车头比一个火车头力作用要大,且运动速度更快。由此可推出,在太阳释放流产生的斥力作用影响很小的情况下,这一规律使行星体在低速区的半径递变规律如下:行星推重比与半径成正比。行星体通过增大半径,凝聚更多的分子或原子,来增大释放力,从而扩大推重比。因此,随着不断与太阳距离的靠近,行星体个体的半径不断扩大;导致行星体不断由超级弥漫状态不断凝聚为统一的巨大凝固态。如奥尔特云弥漫的星际分子一分散的开珀区小行星带一同一轨道较大的单个行星(表1)。2.3.2释放力增长率与半径的关系(1)行星体半径与阻力的关系。在实际中,行星体内部阻
24、力与运行路径成正比,即:ZR=Ri+R+R+正如在普通输电过程中,随着电线长度的增加,电流损耗不断增大。图5表示:随着行星体半径的增长,释放力增加率不断递减。在行星体半径增加的初始阶段,由于半径较小,阻力较小,损耗较小,其释放力增加率最大;随着半径的不断增大,阻力的增大,损耗不断扩大,增加率不断减小。当半径增207火星主常小行屋脱罗央小行星43图3太阳系中的部分小行星(横轴表示随着不断接近太阳,推重比Fm不断增大;纵轴表示行星体半径1的增大方向)F.FCa图4行星体释放力与路径的关系增加率高区低区图5行星体半径与释放力增加率的关系(纵轴表示释放力增加率增大方向;横轴表示行星体半径增大方向;斜线
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