中国国家天文：地震的天文因素(2)

印尼海啸重灾去成人间监狱

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　　天文与地震的交叉研究

　　1966年邢台大地震后，关注地震研究的不仅是地震学家，也吸引了其他有关学科的学者，其中包括一些天文学家。他们基于这样的考虑，地球是太阳系的一员，它的运动和变化会受到其它天体的影响。例如地球运动和变化的能量主要来自太阳，太阳本身的活动是剧烈的，它的变化就会直接影响地球。又如天体之间的万有引力可使之产生起潮力，月球距地球最近，太阳虽距地球比月球远很多，但太阳的质量很大，因此这两个天体在地球上产生的起潮力也最大，尤其是月亮。起潮力可使地球发生形变并引起物质运动，因此地球的海洋中出现海潮，大气层中出现大气潮，固体地球中存在固体潮。同时地球在不停地绕地轴自转，天文学家早就证实，地球的自转是不均匀的。如果我们把这些来自其它天体的，以及虽然出现在地球上面而由天文学家负责观测研究的现象(如地球自转)，统称为天文因素，那么这些因素是否也会影响地震的活动性呢？有人可能认为，地震发生在地球内部，而一些天体距地球那么遥远，连距离最近的月球也距我们有38万多千米，它们怎么可能对地球上的地震产生影响呢？这是人们在过去几十年间不断争论的问题。其实不经过深入的研究去讨论影响的大小似乎是没有意义的。当我们试图去逐步认识地震这么重要的自然灾害现象时，人们急于想找到预测预报的方法时，我们不应放弃一切可能的途径，这恐怕是一些科学家开展天文因素与地震关系的研究并一直为此做出努力的原因。这类交叉研究将有助于弄清天文因素对地震的影响，如果确有影响，那么天文因素与地震的相关研究也会有助于人类加深对地震活动规律的认识，对地震预测预报研究的进展也将是有帮助的。

　　早在1926年，我国著名的地质力学专家李四光就提出，地质构造活动与地球自转速率变化有关，地球自转速率变化产生的附加应力可以影响地球构造体系的运动。在国外学者的研究结果中，法国天文学家Stoyko在20世纪60年代发现，全球中、深震能量释放的年均值与地球自转速率变化存在密切的关系，认为地球自转速率的变化可能对中深震的发生存在影响，这个结果曾被人们广泛引用。前苏联南部的地震也较多，许多学者也开展这方面的研究。也是在60年代中后期，我国各天文台、大学天文系，以及地震和地球物理界，都有学者开始进行天文与地震的交叉研究。在多年的研究中，内容涉及到：太阳活动——太阳的电磁辐射会影响地球的磁场；地球自转变化——可产生影响构造运动的力及在断层上产生附加应力；日月引潮力变化——同样在断层上产生附加应力，等等。同时还发现某些天文观测方法有可能监测到地震发生之前的信息，例如国家天文台学者发现的地面天文光学时纬观测在地震前夕出现短期异常波动的现象，对其深入开展研究，有可能使该方法发展成为监测地震预测参考信息的一种手段。国外有学者发现有的射电望远镜能在大地震前接收到某种辐射信号，它们可能产生于岩石的挤压、形变或破裂，这也是值得深入研究的。

　　因篇幅所限，这里我们难以罗列中外科学家在天文地震的交叉研究中得到的一些初步结果。目前总的情况是，研究发现不同震级的地震发生的频次与这几种天文因素存在不同程度的相关性，而且往往表现出与不同的构造带或地震带上地震的相关性存在一些差异。实际上，目前的研究表明，这几种天文因素的变化导致的在地震断层上应力的变化比构造应力要小很多，或产生的能量起伏也是较小的，因此这些天文因素的变化不可能去孕育一个地震，它们与地震活动的相关可能主要来自对地震的调制和诱发触发作用。以日月引潮力为例，有人研究全球地震与日月引潮力变化的关系，发现几乎不存在什么特殊的优势。但若按地震带分别进行相关研究，则发现地震活动与日月引潮力变化的某些分量或特征存在一定的、甚至较高的相关性。实际上，由于地震活动带的走向、构造及运动方式不同，天文因素的变化在地震断层上产生的影响和作用也不同，使得它们与地震活动呈现不同的特征和不同程度的相关性。

　　在讨论天文因素对地震可能产生的诱发、触发作用时，有些是难以用经典力学的理论去解释的。我们仍以日月引潮力为例，它在地震断层上产生的附加应力与构造应力相比小得多，按经典力学的理论解释日月引潮力对地震活动的影响就面临困难。但国外有学者研究发现，日月引潮力在断层上产生的潮汐应力的变化率却比构造应力的变化率约大两个量级，这有助于解释日月引潮力对地震可能的触发。按耗散结构理论，一个“小扰动”可使系统发生“巨涨落”，可引起剧变，从而使天文因素触发、调制地震活动的可能性有了物理基础。我们或许可以设想，当地震孕育到即将发生的时候，某个或某些天文因素的变化，如同压垮骆驼的最后那根稻草一样，对诱发和触发地震起到了一定的作用。

　　未来前景展望

　　目前全球的地震预报水平都很低，相比之下，中国的水平还是略高的，这是因为自1966年河北邢台大地震后，党和政府号召有关科学家加强地震活动性及预报的研究，中国学者不断开展深入研究的结果。有些或多数国家的地震学者往往只研究地震的活动性和发生机制，很少或根本不涉及地震预报的研究。最近看到互联网上登出《南方周末》记者翻译的美国地质调查局对地震常见问题答疑的文章，其中回答地震预报问题时说到“在可预见的未来他们(指地震学家-作者注)不知道如何预报，并且也不打算知道”。笔者不完全赞同这样的观点。是的，地震学家解决准确预报地震的问题可能还需要比较长的时间，但是，如果没有一批“打算知道”和渴望探知如何预报地震并致力于地震预报研究的专家，如何能呼吁社会更加重视地震研究和加大对此类研究在物力和人力上的投入，如何能为地震预报难题的解决打下更好的基础，积累更多的知识，培养出更多的研究人才。科学难题是需要许多人的努力逐步解决的，解决了难题的“巨人”需要站在前人的肩膀上才能登上成功的台阶。如果人们不在地震预报这个科学难题上一代接一代地下功夫攻克，那么它在相当长的时间里将仍然是个科学难题。可以说，中国的地震学家及有关的科学家知难而上，认真研究这个难题，是中国的地震预报水平处于世界前列的主要原因，相信他们会给这个难题的解决作出更多重要的基础性工作和更大的贡献。

　　就天文地震的交叉研究来说，目前已经取得了一些有意义的初步结果，但许多工作还主要是探讨它们之间的相关规律，涉及的范围和内容较广泛，但还缺乏系统性，物理机制的研究虽也在进行，但尚不深入。特别是某些相关现象还难以用经典物理学的观点圆满地作出解释，这需要非线性科学的帮助。自然科学研究要以人为本，以人类社会和人类文明的发展与进步为本，天文学也应如此，除了对宇宙的探索，与人类的生存和发展有密切关系的应用研究工作也要积极开展。在天文学与地震的相关研究中，我们不期望单靠天文学来解决地震研究和预测中的重大问题，但天文学家与地球科学家联合开展天文与地震的相关研究，对深刻认识地震的活动规律、促进地震研究和预测的深入发展将起到一定的积极作用，而且一些初步结果也已显示了该研究的意义和前景，值得继续进行下去。