各种时间尺度的周期性变化

作者&投稿:宗圣娜 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
~ 由于地球的演化表现为均变与灾变相交替的特征,因此,这种演化过程常常呈现出一定程度的周期性。在近20年的研究中,地球科学与天文学的交叉领域已经揭示了地球各圈层的运动变化与天文因素之间的紧密联系,它们展现出各种时间尺度的周期性变化。目前,我们较为熟悉的时间尺度包括:(265±25)百万年,(33±3)百万年,9.5万年,4.1万年,2.17万年,1000~1400年,29.8年,11年,1年,以及13.1~14.76天等(见表12-2)。
根据M.R.Rampino与R.B.Stothers在1984年的开创性工作,我们了解到地球每隔2.65亿年会完成一次围绕银河系的公转(即一个银河年),同时,太阳系大约每3300万年会在银道面附近穿越一次,在一个银河年内,这种穿越会发生8次。银道面附近的星际物质较为密集,这会增加地球表面遭受巨大陨星(多数为小行星)撞击的风险。这两个周期成为了地球上巨大陨石撞击作用的主要周期,并由此导致大气圈、水圈、生物圈和岩石圈发生一系列巨大的变异(详见表12-1)。
如果将天文学的研究成果与地质演化历史时期进行对比,我们可以发现,最后一个银河年对应于地质时期的二叠纪末期和整个中、新生代,倒数第二个银河年几乎相当于整个古生代,而倒数第三个银河年则相当于新元古代晚期,即中国的晋宁期。一个银河年大约等同于地质时期的一个或半个“代”,而一个或两个3300万年的周期(太阳系穿越银道面的周期)则与地质时期的“纪”相对应。这种天文学与地质学的惊人一致性,表明地球上各层圈的重大变异很可能与某种天文因素密切相关,是宇宙系统对地球系统影响的结果。
地球的公转轨道存在近日点进动,即地球绕太阳公转的椭圆轨道,其长轴也在旋转,使得地球的近日点与远日点在公转轨道上作旋进运动。这个近日点进动变化的周期平均为2.17万年(A.Berger根据近80万年来的资料统计,在1.9万~2.3万年间变化)。地球自转的赤道面和绕太阳公转的黄道面之间的交角称为黄赤交角。目前黄赤交角为23°26'21.448"(公元2000年的数值)。黄赤交角的变化范围在22°00'~24°30'之间,变化周期约为4.1万年。此外,地球还存在着绕太阳公转的轨道偏心率的变化,根据A.Berger(1984)的研究结果,在最近160万年内,地球轨道偏心率的变化具有相当明显的准10万年周期(约9.5万年)。
上述三种地球运动的周期性,与米兰柯维奇研究的沉积旋回、海平面升降、冰期与间冰期周期的出现完全对应,并进而造成生态变迁、生物种群迁移以及土壤层发育等变化。因为上述地球轨道参数的变化,其实就是日地之间的距离与角度的变化,它使地球接受太阳辐射能的数量发生显著变化,从而对地球的气候、环境产生重大的影响。
太阳系的八大行星在绕太阳公转时,它们的相对位置有时会聚集在一个角度较小的范围内,接近于“直列”或“联珠”的状态。过去,一般所讲的“八星汇聚”或“联珠”,是指以日心为坐标原点,八大行星运行到太阳的同一侧,且最外两颗行星的日心张角最小的情况。这种汇聚对地球环境的影响,一般认为是微不足道的。然而,任振球(1990)发现,如果以地心为坐标原点,当太阳及其他所有行星都处在地球的同一侧,且最外两颗行星的视黄经差(也称地心张角)为最小时(图12-3),这样一种八星汇聚与中国近5000年来的气候变迁有着相当好的对应关系。
当八大行星地心汇聚处于冬半年,且地心张角小于或等于47°时,地球处于各种自然气象灾害严重的群发期,气温可下降3~5℃,沙漠扩大,气候干燥,大地震(6~8级)频发,海平面下降。这种以地心为坐标原点的八星汇聚,之所以对地球气候影响较大,完全是因为当太阳与其他七大行星都在地球的同一侧时(图12-3),整个太阳系的质量中心朝着远离地球的方向移动,使太阳与地球之间的距离增大。如果这种现象又正好发生在地球上某一地区的冬半年,地球公转速度冬慢夏快,这样就可使该地区冬季延长(达3.58天),接受太阳能的辐射量减少,出现寒冬、小冰期等气候寒冷的现象。如果八星地心汇聚发生在夏半年,则可引起地球公转半径夏长冬短、公转速度夏慢冬快,导致北半球出现夏长冬短气候变暖的趋势。北半球气候变暖,可促使冰川融化量增大,海平面因而升高。
尽管仅凭5000年很不完整的历史记录与资料,来讨论千年尺度的地球变化周期是困难的,对其机制更难以说清。不少天文学家不赞成各大行星的引力能够对地球产生较大影响,指出:所有行星对地球引力的总和仅及月球对地球引力的十万分之六。但上述解释对于开拓我们的思路仍然是有帮助的,值得进一步去探索。


淡水透镜体形成过程
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二七区15645847896: 简述月经周期的分期及各期的形成机制?(从卵巢·子宫内膜·雌激素·孕激素的变化等几个方面简述) -
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二七区15645847896: 生态系统发育过程中的主要特征和变化规律 -
度庆珍石: 大概就是生物群落的结构和种类成分由简单到复杂,生物对环境的利用由不充分到充分,生产力由低到逐步增高,生物对环境的改造逐渐强烈.能流物流生态效率逐渐趋于稳定.自然条件下的生态系统总是朝着种类多样化、结构复杂化和功能完善化的方向发展,直到生态系统达到成熟的最稳定状态为止.不好意思,我不是高手,就随便写写了,同期待高手的答案^_^

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