地质计时的天文钟摆.PDF

2006 年 2 月 　　　　　　　　　　　　　海 洋 地 质 与 第 四 纪 地 质 　　　　　 Vol . 26 ,No . 1 第 26 卷 第 1 期 　　　　　　　 Feb . ,2006 MA R IN E GEOL O GY QU A T ERN A R Y GEOL O GY 　 地质计时的天文“钟摆” 汪品先 ( 同济大学 海洋地质国家重点实验室 ,上海 200092) 摘要 :地球系统科学的发展 ,对于地质过程的时间度量提出了新要求 。迄今为止 ,地球轨道参数的变化是地质 尺度上惟一可以精确定量计算的周期现象 ,可以用作地质计时的标尺 。40 万年的偏心率长周期 ,是地质历史上最 为稳定的轨道参数 ,至少在新生代以来通过低纬过程驱动着大洋碳储库的周期变化 ,是普遍出现而且容易辨认的 轨道周期 ,可望作为地球历史的天文“钟摆”用于地质计时 。 关键词 :天文年代学 ; 轨道周期 ; 长偏心率 ; 岁差 中图分类号 :P533 　　　文献标识码 :A 　　　文章编号 (2006) 0 1000 107 　　研究地球历史的地质学 , 时间是她最基本的量 　　物理计时和天文计时 ,前者准确 ,后者方便 。从 化概念 。早期的地质学重在找矿 ,注意的是地层形 天文计时出发 ,一秒钟的定义是 3 1 536 000 ( = 365 成的先后次序 ,用的只是相对时间序列 。19 世纪末 ×24 ×60 ×60) 分之 1 年 。但是天文计时的单位 ,无 期放射性元素衰变现象发现之后 ,有了测定矿物绝 论年月日,其实都不稳定 。为此 , 1956 年始全球约 对年龄的方法 ,从此地质学有了计时的物理标准 。 定 :一秒钟的定义专指 1990 年 1 月 1 日 12 时回归 然而到了20 世纪晚期 ,研究地球系统 、预测环境变 年长度的 3 1 556 925974 7 分之一 。到 1967 年 ,这 化 ,这就不但要有物理计时 ,还要寻找引起环境周期 种定义已被原子钟的物理定义所取代 : 一秒钟是 变化的天文计时标准 。为此 ,有必要对地质学的计 Cs133 原子在两个能态之间周期性振荡 9 192 631 770 时标准进行简单的回顾 ,探讨地球轨道周期作为地 次的时间[ 1 ] 。由于地球转速有变慢的趋势 ,天文计 质计时单位的前景 。 时和原子钟的物理计时就有差异 , 只好用加“闰秒” 的办法来解决[2 ] , 2006 年晚到一秒钟 , 根源在此 。 1 　地质年代的物理计时与天文计时 “闰秒”的添加并不规则 , 1972 —1998 年的 26 年间 , 出现了22 个闰秒 ,而 1999 —2006 的 7 年间只有一 今年第一条新闻 ,是 2005 年底和 2006 年初之 个“闰秒”,反映了物理和天文计时关系的复杂性 。 间增加了一秒 ,这就是所谓的“闰秒”。小小的一秒 , 不过物理定义的“秒”尽管精确 , 日常广泛使用的仍 却暴露了物理计时和天文计时之间的矛盾 。 然是天文计时 ,因为天文周期实际上也是人类生活 人类计时从天文开始 。昼夜交替、季节更新 ,是 环境的周期 ,年 、月 、日和 由此派生出来的世纪 、星 最容易看到的计时参考系 ,于是就有了日与年 。再 期 、小时等等 ,与人类一般活动的时间尺度相对应 , 要细分 ,就发明了日晷