钱德勒摆动

钱德勒摆动（Chandler wobble），又译为钱德勒震颤，是地球自转轴相对于地球表面的小幅度运动，由美国天文学家赛斯·卡罗·钱德勒发现于1891年。该运动以433日周期在地球表面摆动。钱德勒摆动和另一个周期一年的运动结合，使地球的极移周期为7年。

概要

钱德勒摆动是非球体旋转时产生自由章动的例子。在某些混乱的状况下，地球自转轴指向恒星的方向也因为不同的周期而变化，除了速度最慢的岁差以外，这些由月球和太阳潮汐力引发的运动就称为章动。

地球的自由章动是由艾萨克·牛顿在他的著作《自然哲学的数学原理》中预测，并且是莱昂哈德·欧拉在1755年进行的旋转体动力学研究的一部分。基于当时所知道的地球扁率，欧拉预测运动周期是305日。数位和欧拉相同时期的天文学家找寻这个运动，但并未成功。钱德勒的贡献就是在任何可能的周期寻找可能的运动。当钱德勒摆动被观察到，它的实际周期和欧拉所预测的有差异，而西蒙·纽康解释原因是地球并非刚体。对运动周期完整的解释还涉及到地核是流体的事实以及海洋的存在，钱德勒摆动会让海洋潮汐有6 mm的幅度变化，而这就是所有潮汐运动中唯一不是因为其他天体引起的“极潮”。尽管这振幅相当小，极潮的相关重力效应仍可容易地借由超导重力仪侦测到（参见 Fig. 2.3 in Virtanen 2006）。

为了量测钱德勒摆动，国际纬度观测所（International Latitude Observatory）于1899年成立，而钱德勒摆动也被称为纬度摆动。该计划在几乎整个20世纪中提供了钱德勒摆动和周年摆动的资料，直到被新式量测方式取代为止。极移的监测现由国际地球自转服务负责。

钱德勒摆动自发现以来它的变化幅度一直在改变，有纪录的最大变化幅度在1910年，并且从一个十年到另一个十年之间变化明显。虽然它的变化量与地球内核的质量分布与角动量、大气层、海洋或地壳（与地震相关）有关，但造成这长期变化的实际原因长期不明，这是因为没有一个运动可以固定驱动这个摆动。

一个有发展前景的摆动来源理论是由喷气推进实验室的理察·格罗斯（Richard Gross）于2001年提出。他以大气层和海洋的角动量进行电脑模拟，并显示1985.0到1996.0年间钱德勒摆动是由大气层和海洋运动耦合驱动，而海底的压力波动是该驱动力的主导机制。格罗斯发现三分之二的驱动力是经由温度与盐度变化造成的海底压力波动以及风力造成的海洋循环变化；剩下的三分之一则是由大气层波动造成。

参考资料

• Carter, B, and M.S, Carter, 2003, "Latitude, How American Astronomers Solved the Mystery of Variation", Naval Institute Press, Annapolis.
• Gross, R., 2001, "The excitation of the Chandler Wobble" geophysical Research Letters. Vol. 27 (15), Pages 2329-2332
• Lambeck, K., 1980, The Earth's Variable Rotation: Geophysical Causes and Consequences,
• Munk W. H. and MacDonald, G. J. F., 1960, The Rotation of the Earth, Cambridge University Press, London.

外部链接

• International Earth Rotation Service （页面存档备份，存于互联网档案馆） (IERS)
• The United States Naval Observatory （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• Mystery of wobbly Earth solved （页面存档备份，存于互联网档案馆）, July 19, 2000
• Major Anomaly In Chandler's Wobble （页面存档备份，存于互联网档案馆）, Michael Mandeville
• [1] （页面存档备份，存于互联网档案馆）
• [2] （页面存档备份，存于互联网档案馆）