天地互動與地震預報探索（中）

本文由天地生人講座《天地互動與地震預報探索》整理所得，將分為3篇文章陸續呈現。

導讀：

“天地互動”是“天地人三才“及“人法地，地法天，天法道，道法自然”的理念以及“圜道論”思想發展、演續而來的中華優秀傳統思想。以中國傳統的有機整體自然觀為指導，結合目前天文學及地學成果，天地互動影響而探討對地震活動的影響，思路清晰、理論明確，對應效果較好，是值得探索的方法。

貳

關于地球認知的中華傳統思想發揮

現在地球的理論各種假說甚多，在此不作贅述，只著重闡述中國傳統地學觀念，希望能給同仁有所啟發。

1.地法天，地也是天

天地相對而生，天左行，地右行，堪輿徐行而雄以音而知雌，是為奇辰。老子有云：“域中有四大，道大、天大、地大、人亦大，人法地，地法天，天法道，道法自然。”這里的“地法天”，是地道之核心，“地球”固有其特性，但也有從天而運的規律性，所以其狀為旋轉橢球體，北極略尖，南極略平，赤道膨大的梨形。其外有厚達4200公里(赤道)—2800公里(兩極)的大氣層覆蓋，并有磁殼保護。“地球”也是“天”的極小部分所以“地自行而受天控，地自變而應天時”。

2.地之道曰柔與剛

地球表面三分陸地，七分大洋，陸為剛，洋為柔；陸地上有山地和平原，山地為剛，平原為柔；地殼由許多板塊、斷塊相嵌而成，則板塊、斷塊為剛，而板緣及斷裂帶為柔；看地球縱深也是由不同的剛柔之體組成(圖1)

圖1 地球內部圈層結構的剛柔組合

總之，地球是由不同尺度、不同層次、不同級別的剛柔組合體鑲嵌而成。所謂剛，結晶、巖石、斷塊、板塊、巖盤之類是也；所謂柔，氣、水、油、熱液、巖漿、幔汁之類是也。剛者，靜、固、凝、重之謂也，其質地剛強、滯重，起支撐阻滯作用，行厚重載物之責，變化緩、運動慢，在動力作用下呈被動狀態，故其質陽，其性卻屬陰；柔者，動流熱浮之謂也，其質地柔軟易流動，起調節緩沖作用，行物質、能量、信息遷移傳遞之責，在動力作用下呈主動狀態，其質陰，其性卻屬陽。剛柔相比而存，相濟而化，是大地演化之根本。

3.風(氣)水是地殼變異的主動因素

地球的三極(南極、北極及青藏高原)主宰著大氣環流、大洋洋流影響世界的水旱分布；風(氣)水對地表進行著吹蝕、剝蝕、吹揚、侵蝕、沖刷、運移、沉積作用，為地形地貌變異之要；水在巖土間的溶濾、潛蝕、運移、沉淀作用是地殼淺表變化之要；深層的熱液、巖漿、幔汁則不停地進行著沖熔、浸染、再結晶、蝕變、交換作用，改變著深層結構是深層地象異變之要。這種以液態的水、熱液、巖漿、幔汁為主動的改變地殼的能力，從根本上改變了過去“固體地球觀”為“液體地球觀”而有質的升華和飛躍[10]。

4.穴位新論

地球是剛柔相嵌而成，所以是不均勻的，系由不同時期、不同質地、不同構造刻畫塑造的復雜機體。各種時期構造活動帶、水熱活動帶、火山活動帶、地震活動帶、塑性活動帶、幔汁活動帶……。這些特征構造活動帶的交匯點，即是“穴位”[11]。

“穴位”所在之地，其一，結構構造復雜系多種結構帶的復合部位；其二，是物質、能量、信息傳遞、交換之通道，并且是具有信息增量之敏感性；其三，信息的遙聯性、可公度性、準同步性及信息的放大性；其四，在地殼應力作用下應力降梯度大，水熱活動頻繁，常是地震監測網點的首選。

5.地球是準穩定太極結構

我們說地球是一個剛柔組合體，剛柔相對而生，互補而衡，蠕滲而動，故受宇宙環境因素或內部營力變化影響時，剛柔結構體有序、諧調的運動是永恒的，內部調整也較方便。剛與柔、重與輕、冷與熱、升與降、壓與張相反相成，互濟互補，形成可塑性強，自調解能力充分的動量均衡的自組織系統，而成太極對稱的準穩定結構[12、13]。

這里僅從南極洲與北冰洋的太極對稱(圖2)、南半球與北半球的太極對稱(圖3)及洋半球與陸半球的太極對稱(圖4)[14]，并看出地球上的兩個重要的地震、火山活動帶[15] (圖5)。

圖2 南極洲與北冰洋的太極對稱

圖3 南半球與北半球的太極對稱

圖4洋半球與陸半球的太極對稱

圖5全球地震活動性圖(1964-2014年)

在此僅以極為簡略的篇輻介紹了中國傳統思想對地球之認知，如“地法天”，地也是天；地之道曰柔與剛)；風(氣)水在動力作用下是主動因素；新穴位論：地球是太極對稱結構，這是天地互動和地震預報研究課題需要。雖說中國傳統思想是老舊的傳說，而知其深而新的內涵與無窮地創新能力，這都來自“道法自然”的威力。

叁

宇宙環境略述

1.中國天文學發韌甚早

《易》曰：“在天成象，在地成形”，天以授時，地之萬物應候，時進而候隨，信也。先民首觀日、月，“日以暄之”提供給地球能量與熱量；“月以揉之”，潮起潮落。晝夜、四季交替，寒來暑往。

中國古代對宇宙的認知[16]首推墨子(公元前480-390年)《墨子·經上》曰：“久，彌異時也，宇，彌異所也。”《墨子·經上》又進一步說明：“久，合古今旦莫。宇，冢東西南北。”繼而尸子(公元前390-330年)據說是商君之師，《尸子》云：“上下四方曰宇，往古來今曰宙。”莊子(公元前365-290年)在《莊子·庚桑楚》有云：“有實而無乎處者宇也，有長而無乎本剽（標)者宙也”。是說宇是有實在而無定處可執者，宙是有久延而無始末可求者。宇宙是整個時間、空間所包含的一切。時空是一個場所，一個平臺，而真正起主導作用的是道。

《道德經》有云：“有物混成，先天地生。寂兮寥兮，獨立不改，周行而不殆，可以為天下母。吾不知其名，字之曰道。”“故道大、天大、地大、人亦大，域(宇)中有四大，而人居其一焉。人法地，地法天，天法道，道法自然”。又說：“道，盅而用之，或不盈，淵兮，似萬物之宗。挫其銳，解其紛，和其光，同其塵。湛兮，似或存。吾不知誰之子，象帝之先”。“道”——是宇宙中存在的物質、能量、信息，及其相互關聯、作用、發展、變化的總根源。

古人觀星，早有石申夫、甘德(大約生活于公元前4世紀中期)觀星，有《甘石星經》傳世；并有“蓋天說”，以《周髀算經》為證；“宣夜說”，有郗萌提供些線索；“渾天說”則有“渾天儀”、“渾象儀”實測為證，并形成有中國特色的“落下閎—張衡”天文學體系[17、18、19]。

落下閎(活躍于公元前100年前后)—張衡(公元78—139年)天文學體系之特點有：其一，以地球為中心，采用赤道坐標，以北極星為基準的天文學體系；其二，以“渾天說”為指導，并制造了“渾天儀”和“渾象儀”，進行實際觀測；其三，以六十甲子系統計年；其四，通過實測建立日、月、五星的會合周期，并用代數運算方法，力求各種周期的和諧(輾轉相除法→連分數法→漸近分數法→求強弱術法→“調日法”、不定方程法→“一次同余式”或求一術(通其率法))。其五，從《太初歷》(也稱《三統歷》)→《后漢四分歷》→《乾象歷》，上述歷法均包括二十四節氣(定時)、二十八星宿（定位)，把天文、歷法、氣象、物候、農時有機地結合起來，是陰陽合歷；其六受道家自然哲學的影響，重視整體綜合，是多體周期系統，并且認識到體系的近視性，隨觀測精度的提高，認知能力的提高，而有所改進；其七，落下閎—張衡天文學系統在當時可與古希臘托勒密天文系統媲美，各有特點，各有所長，都為人類文明作出了貢獻。

近代天地生人綜合研究顯示[20]:中國歷史上的夏禹洪水期、兩漢宇宙期、明清宇宙期，不僅是中國自然災害高發期，也是全世界的自然災害高發期，這與地球所處的宇宙環境惡劣有關，這給我們以啟發。

綜上所述，中國傳統宇宙觀及天文學思想，給我們如下啟示。其一，通過授時與物候而知時節，二十四節氣學說給我們天時與物候相隨的觀念；其二，宇無際，宙無涯，而“道”為主宰，宇宙之銀河系、太陽系給地球環境之影響；其三，落下閎—張衡天文學體系的綜合性、周期性的傾向，給我們對“奇時”探索的啟發；其四，地球宇宙期的發現對地球災變與宇宙環境的關系，給出一些重要線索。

2.宇宙的尺度及星體之體量

宇是空間，空間是無際的；宙是時間，時間是無涯的。

地—月距離為35.5—41.2萬公里，可謂遠矣，但日—地間的距離更為遙遠1.49578×109公里=1天文單位，但用天文單位衡量銀河系就顯得不夠用了，銀河系的直徑8.15萬光年，1光年=63,240天文單位=0.307秒差距=94，605億公里。1秒差距=3.2616光年=206,265天文單位=308,568億公里。目前人類所能觀測到的宇宙深度為150億光年!淵兮宇宙[21]！

宇宙中的星體之體量差別很大，月亮僅是地球質量1/81.3，而太陽質量相當于地球質量的33萬倍，太陽的質量是整個太陽系質量的99.86%!(圖6)然而，太陽不過是宇宙恒星中，中等偏小的一個(圖7)[18]。

圖6 太陽和行星的大小比較

圖7 太陽與其他恒星大小比較

3.太陽系的知識

太陽系是銀河系里很小的一員，處在銀河系的邊緣，圍繞銀河中心旋轉(圖8)，已知太陽繞銀心的旋轉速度為220km/秒，太陽繞銀河系公轉一周約2.26億年，由于地球的年齡至少有46億年，那么地球隨太陽繞銀河系中心已經轉了20多圈。離太陽系最近的半人馬座星系距離為4.22光年，可以推知太陽系的范圍實際很小。太陽系最遠的行星可能在50個天文單位，太陽系作用范圍可約為60個天文單位，而希爾范圍可達230個天文單位。和銀河系(直經為8.15萬光年)相比，是十分渺小的。

圖8 銀河系結構示意及太陽系所在位置（a）俯視圖（b）側視圖

太陽系有八大行星，有小行星帶，在更遠處有柯伊伯帶的矮行星、小行星及彗星，組成一個太陽系。以小行星帶為界，其內有水星、金星、地球、火星，以地球為代表,稱為類地行星。類地行星，離太陽較近，為巖質行星，體積及質量小,但密度大，中心有鐵核，含金屬元素比例高。其外有木星、土星、天王星、海王星，以木星為代表,稱為類木行星。類木行星離太陽較遠，體積和質量較大但密度較小，主要由氫氦等輕元素組成，它們都有光環和較多的衛星。

這些行星距太陽之遠近見表1，其質量之大小見表2，其繞太陽的公轉周期見表3.這些數據是我們研究地球宇宙環境的基礎資料。由中國科學院紫金山天文臺出版的《中國天文年歷》，提前半年出版，公布來年諸星動態及特殊天象、相關天文參數，成為分析推演地球的宇宙環境的依據。

表1 行星離太陽的距離

表2 行星質量表

表3 行星公轉周期表

4.宇宙環境對地球表層的影響

宇宙環境對地球表層的影響因素很多,有些尚待深層次認識及開拓,在此僅對太陽系的宇宙環境對地球表面的影響談點看法:

其一，對地球的引力攝動

據F=-G*M/D^2可知星體的質量及星體與地球的距離是關鍵因素，依此我們得出星體對地球的引力序：月(167微伽) ＞日(77微伽) ＞金星(9.1微伽)＞木星(1.0微伽)＞火星(0.8微伽)＞水星(0.05微伽)＞土星(0.04微伽)＞天王星(0.0006微伽)＞海王星(0.0001微伽)（表4)。這里要強調幾點：第一，月亮質量很小，僅為地球1/81.3卻因離地球太近而引力居冠，太陽雖大，是地球的33萬倍，因距地球稍遠而屈居第二。可見若研究地球表面的地震活動，還是要以地球為中心，我們不否認太陽中心說，這是研究課題的范籌所決定。第二，中國古天文—歷法特別重視日、月、五星的公轉周期，認為公轉周期之匯聚點，做為歷法的起始點、天文的奇點有特殊意義。從表3可知：水星六十年繞太陽轉三百圈；金星轉九十圈；地球轉六十圈；火星轉三十二圈；木星轉五圈；土星轉兩圈。所以六十年是五大行星繞太陽公轉的最小公倍數，故歷法中的六十年周期律和俗語說的“三十年河東，三十年河西”是有天文—歷法背景的。

表4 星體對地球之引力序

第三，地—月體系的中心點不在地心，更不在月心，而是在地—月質量的平衡點上，——公共質心。經計算是在地球的淺表處，如月處遠地點時距地表2043.2公里深處；如月處近地點時距地表1432.7公里深處。2034～1432公里深處，恰在下地幔上層，接近深源地震發生處的邊緣地帶。當受太陽、金星、木星、火星影響時，“地—月共公質心”，還會更向地表移動而達地殼的過渡帶(參見圖1)。這個“公共質心”是值得重視的天文奇點[注]。第四，當特殊天象來臨時，對地球的引力有增加趨勢。這就是“三星一線”的天文奇點，最為直觀的日蝕(日全蝕、日環蝕及偏食)月蝕(月全蝕、月偏食)；再有就是某星凌日(或沖日)，某星合月(或掩月)；某內地行星的上合日、下合日及其逆(或留)時段；更有甚者是諸星連珠的特殊天象，都會增強對地球的引力攝動。第五，是距離地球最近的地點和近地時段。月亮每年有13個近地點(距地球約35.5-37.0萬里)；水星每年三個近地時段，每段約一個半月距地約為0.549-0.678天文單位(1.49578×109公里為一個天文單位)；金星每隔13-14個月后有6-7個月的近地時段(距地約為0.266-0.288個天文單位)；火星每隔20個月后，有4-7個月的近地時段(距地最近約為0.384-0.673個天文單位)；太陽距地球距離變化較小(約在0.98-1.02個天文單位之間)。以上這些天文奇點及近地點和近地時段都會使地球的引力增大，這種引力攝動作用，對地球表層是一種“解縛效應”。

其二，對地球的沖擊作用

主要小行星、隕石和彗星墜落對地球的撞擊，這種危險的程度，與撞擊體的質量有關，據有關資料證明，小行星撞擊曾使恐龍滅絕，改變地球的歷史進程[19]；再如“通古斯大爆炸”，1908年6月30日晨出現巨大噪聲的強風，使建筑物振顫，見燃燒的天體自天而降從南到北劃過天空消失在東北方，并升起一團大火，并拌有“天裂”、“天鼓鳴”及“銀云”、各種異光現象，這是彗星乃至隕石撞擊，還是地震伴有沼氣暴炸造成之災難尚不得而知[20]；1976年3月8日15時吉林隕石雨沖擊，總體重量2700公斤，在高空炸裂成百多塊，最大達1770公斤，隕石雨分部在東西長72公里，南北寬8.5公里之范圍內。是我國近年較大的隕石沖擊記錄(圖9)[21]。

[注]一些學者認為地—月以公共質心旋轉是第三種旋轉方式，而且月亮總是一面對地球旋轉，所以認為月亮不是地球的衛星而是地球的伴星。這種說法尚無定論，但值得參考。

圖9 吉林隕石雨分布示意圖

太陽系的小行星主要分布在小行星帶及邊緣的柯以柏帶。小行星帶中，有較大者如谷神星直徑達1000公里以上，智神星為560公里，婚神星為230公里，灶神星520公里，已命名者有8000顆左右，100米以上的四萬顆，更小的數不勝數，由于其體積小而軌道偏心率高，易與行星拼撞，被稱為“太空殺手”。好在小行星帶多在木星軌道及火星軌道之間，但也有少數在火星與地球之間，稱為“近地小行星”，如近地小行星阿莫爾，1932年3月12日—4月24日，距地球僅1.08天文單位；阿波羅則突然不見了，一直到1975年才出現，這一失蹤長達四十一年；伊卡魯斯軌道深入到水星軌道范圍內；阿波菲斯(阿多尼斯)預計2029或2036年，其軌道將帖近地球(圖10)!1993年4月10多個國家60多位科學家在意大利埃里斯開會，并發表《埃里期宣言》，指出：“近地小天體的拼撞，對于地球的生態環境和生命演化至關重要……這種威脅是現實的，國際社會要進一步協調努力，喚起公眾注意。”美國也提出“近地小行星追蹤計劃[22]。

圖10 幾顆特殊小行星的軌道

對地球的另一種沖擊，則更為頻繁，就是太陽風暴對地球的沖擊。一種是質子事件(高能粒子射出)兆電子伏級的太陽宇宙線，在大耀斑出現后15分—幾小時可達地球，在50-100km高度使地球大氣電離，最初只局限在極79緯度區，最大可擴展到65°區，這種沖擊可持續1-6天，稱之為“極蓋吸收”。另一種被稱為磁爆，是相對比較低能等離子體，通常在1-3天后到地球，擾亂地球磁場，它沿磁力線侵入兩極高空激發稀薄氣體，產生絢麗多姿的極光。我國地震部門多有從事磁暴研究人員，從事磁暴二倍法預報地震，沈仲丕先生就六十年如一日的研究，頗有成效，這也說明太陽風暴的暴發及其周期與地震的活動有密切關系。

其三，卷積作用

是諸星體旋轉過程中，對地球旋轉的影響，使地球的自轉速度時快、時慢。這種作用的影響因素多達幾十種而不能提前預知，目前還很難將其納入地震預報當中來，然而地球旋轉速度的變化是應當重視的現象。

以上已知這三種因素，都會給地球表面的應力狀態改變，并引起地震(或火山)活動的強弱，這就是我們從宇宙環境變化探索地震活動的可能變化。因為地球在宇宙中很渺小，所以這種作用常常是對地球整體的攝動，具體發震地點還需地象異常的分析，但做趨勢預報時，效果可能更好。

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