簡史
1911年,洛夫(A.E.H.Love)發表了他的着作《地球動力學的若幹問題》,最早使用了地球動力學這個詞。不過在19世紀下半葉,開爾文(Kelvin)就已研究過地球的整體剛度,認為與鋼的剛度相近。達爾文(G.H.Darwin)等還研究了粘性球體在引潮力作用下的形變。美國地球物理學家B.古登堡分析了地球内部的作用力,推斷了地球内部介質的力學性質。
20世紀60年代以來,闆塊大地構造學說的提出使地球動力學增添了許多新的内容。有的學者從大地構造學的角度出發研究了地殼的構造運動及其力學機制。有的學者則從闆塊大地構造出發,側重研究地幔對流、海底擴張和大陸漂移。另外一些學者則緻力于研究極移、固體潮和地球自由振蕩等整體性力學現象。甚至還有人把理論地震學等同于地球動力學。70年代,各國學者組織了地球動力學計劃,其主要内容是驗證闆塊大地構造學說。
内容
地球固體部分内發生的力學現象多種多樣,形式複雜,内容豐富。地球動力學的任務就是分析這些現象,并透過這些現象尋求其力學機理,掌握這些現象出現和變化的規律,預期它們今後的發展趨勢。為此,必須了解推動和支持這些現象的力源和地球介質的力學特性。地球自身的引力當然是推動構造運動的長期作用力,日、月引潮力,地球轉動和擺動引起的慣性力也必須考慮。它們之中有的雖然極小,但可以起到觸發構造運動的作用。
地球内部物質的熱運動所産生的力以及它們的粘滞性亦屬必須考慮之列。地球模型是地球動力學的基礎之一。在當代的地球動力學研究中,人們通常将地球看成是由地殼、地幔和地核3部分組成(見地球内部的構造和物理性質)。這3部分的相對大小、密度和它們的彈性系數、粘滞系數等力學參量尚無定值,各學者的采用值尚有差别,從而派生出許多模型,1066A、PREM就是當前常用的兩個模型。
地球動力學的最終目标就是了解地球整體及其所在系統(太陽系)的過去、現在和未來的行為,并利用這些認識為人類生存提供可持續發展的物質與環境基礎。
方法
由于地球動力學處理的問題,多數屬于已經知道了某些力學後果,而要尋求它們的力學機理、力學參數,以至調整或重建地球模型。它們是力學中的反演問題,因而解答不是唯一的。人們隻能根據足夠多的實驗結果來限制解的變化範圍,使之逐次縮小。
發展
70年代以後,地球動力學理論有較快的發展。例如史密斯(M.L.Smith)-瓦爾(J.Wahr)理論,以一定的地球模型為基礎,用連續介質力學的方法,以整個地球為對象,統一研究了地球章動、固體潮及地球内波。這一理論的系統性較好,結果也符合實際。随着實測和計算技術的發展,數學、力學理論的不斷前進,反演問題的精度将日益提高。地球動力學在闡明地球結構的形成和演化上将起更大的作用。
近年來,中國科學院非常重視重力場與地球動力學問題研究項目,也采取了一系列有效措施來推動我國在該領域的發展。主要從事地球動力學研究的院動力大地測量重點實驗室在1999年就被列入中國科學院首批知識創新工程試點序列。陳宜瑜和白春禮等院領導多次到測地所視察和指導工作,并對開展動力大地測量學的研究作了重要指示。
院資源環境科學與技術局專門設立“國際地球動力學合作觀測與研究”重點和知識創新工程重要方向性項目“地球深内部結構和動力學研究”。在各級領導的支持下,重力場與地球動力學研究已經取得了一些較重要的進展。



















