为什么地震会加快地球自转？

 

 一、首先认识一下“角动量”守恒的概念

      简单说，角动量是一个旋转物体的内在物理量，在不受外力矩的情况下，是一个守恒量。例如，芭蕾舞演员把胳膊尽量往上抬，接近身体的中线，就可以减小身体的转动惯量，在角动量近似守恒的情况下，旋转速度就会加快。

      一个质量为m的质点绕O点作半径为r的匀速圆周运动，转动角速度为ω，则质点对O点的角动量L=r·mv=r·mrω= mr2ω=I0ω，式中I0为质点对圆心O的转动惯量。以角速度ω绕定轴z转动的刚体，其中各点都分别在与z 轴垂直的各平面上作匀速圆周运动，而它们的圆心就是各平面与 z轴的交点。因此，刚体绕z轴转动的角动量L=ri·mivi=ri·mi riω=mi ri2ω=Izω， 式中Iz=mi ri2为刚体对z轴的转动惯量；ri、vi、mi分别为第i 个作圆周运动的质点的半径、速度和质量。 角动量的量纲为L2MT-1，其SI单位为kg·m2/s。

       角动量是描述物体转动状态的量，又称动量矩。如质点的质量为m，速度为v，它关于O点的矢径为r，则质点对O点的角动量L=r×mv。角动量是矢量，它通过O 点某一轴上的投影就是质点对该轴的角动量（标量）。质点系或刚体对某点（或某轴）的角动量等于其中各质点的动量对该点(或该轴）之矩的矢量（或代数)和。一个质量为m的质点绕O点作半径为r的匀速圆周运动，转动角速度为ω，则质点对O点的角动量L=r·mv=r·mrω= mr2ω=I0ω，式中I0为质点对圆心O的转动惯量。以角速度ω绕定轴z转动的刚体，其中各点都分别在与z 轴垂直的各平面上作匀速圆周运动，而它们的圆心就是各平面与 z轴的交点。因此，刚体绕z轴转动的角动量L=ri·mivi=ri·mi riω=mi ri2ω=Izω， 式中Iz=mi ri2为刚体对z轴的转动惯量；ri、vi、mi分别为第i 个作圆周运动的质点的半径、速度和质量。 角动量的量纲为L2MT-1，其SI单位为kg·m2/s。
      简单说，角动量是一个旋转物体的内在物理量，在不受外力矩的情况下，是一个守恒量。例如，芭蕾舞演员把胳膊尽量往上抬，接近身体的中线，就可以减小身体的转动惯量，在角动量近似守恒的情况下，旋转速度就会加快。

二、地震会造成地球物质重新分布，加快转动！

     地球并不是一个完全不变形、强度无限大的刚体玩具。众所周知的“板块构造学说”就认为整个地壳是个支离破碎的结构，并且各部分还在不停地相互挤压冲撞。我们所见到的高原山峰、巨大海沟就是板块运动的杰作。地震也是这种运动的形式和后果之一。对于旋转的地球来说，其自转速度的快慢跟它的转动惯量有关。简单来说，转动惯量就是质量乘以半径的平方。地壳运动（包括地震）会影响地球内部的物质分布。一般来说，正如水向低处流，物质倾向于向地心方向运动，这样地球的转动惯量就会减小，从而使地球的转动速度加快。

      已经证明，如果地震发生在赤道上，垂直的质量运动是改变一天长度的最有效的方式，如果地震发生在中纬度上，则能最有效地改变形状轴的位置。     
      地球并不是一个完全不变形、强度无限大的刚体玩具。众所周知的“板块构造学说”就认为整个地壳是个支离破碎的结构，并且各部分还在不停地相互挤压冲撞。我们所见到的高原山峰、巨大海沟就是板块运动的杰作。地震也是这种运动的形式和后果之一。对于旋转的地球来说，其自转速度的快慢跟它的转动惯量有关。简单来说，转动惯量就是质量乘以半径的平方。地壳运动（包括地震）会影响地球内部的物质分布。一般来说，正如水向低处流，物质倾向于向地心方向运动，这样地球的转动惯量就会减小，从而使地球的转动速度加快。
       即使没有发生地震，地球的自转速度也一直处于变化当中，只是幅度很小罢了。除了地壳运动，很多因素都会影响地球自转。比如海洋潮汐，海水的摩擦作用使地球自转每百年变慢约千分之一秒；又比如季节变化，冰雪尤其是冰川的增厚和消融调整水的分布，使得秋天的地球比春天的地球要快大约千分之一秒；此外大气运动（风暴等）、海洋洋流、地表河流、水汽侵蚀，甚至人类活动都会产生影响。实际上，就连地球物理学家们也不清楚究竟有多少因素在影响地球自转。这些变化虽然都很微小，对于古人和我们的日常生活几乎是无所谓的。当然，这些微小变化的长期历史积累效果可能很显著，比如4亿年前地球一年大约有400天，自转速度比现在快得多。
      为了改变地球的自转，你不得不上下垂直地移动物质。已经证明，如果地震发生在赤道上，垂直的质量运动是改变一天长度的最有效的方式，如果地震发生在中纬度上，则能最有效地改变形状轴的位置。

三、2011年日本9.0级东海大地震使地球加快1.8微秒

      2011年日本9.0级大地震使地球自转轴偏移了25厘米，同时使地球自转加快了1.8微秒。尽管不会有人在生活中感受到这细微的变化，但中科院上海天文台天文地球动力学中心副主任黄乘利告诉记者，对于科学研究而言，这是一个相当明显的变化。他介绍，除了地震，大气运动、洋流、潮汐等都会改变地球的自转速度，不过由于地震来自地球内部活动，因此通过测算由此引起的地球自转速度的改变，科学家可以反推地球内部的变化。

      同样，尽管25厘米的移动对于一个半径长达6300多公里的大球体而言，简直就是“纹丝一动”，但对于研究地球运动仍是一次重要的数据积累。美国宇航局喷气推进实验室研究员格罗斯提到，智利地震曾使地球自转轴偏移了8厘米，而这种变动对地球究竟产生怎的影响，需要积累大量的数据加以研究。
      [导读]2011年日本9.0级大地震使地球自转轴偏移了25厘米，同时使地球自转加快了1.8微秒。
      2011年日本9.0级大地震使地球自转轴偏移了25厘米，同时使地球自转加快了1.8微秒。尽管不会有人在生活中感受到这细微的变化，但中科院上海天文台天文地球动力学中心副主任黄乘利告诉记者，对于科学研究而言，这是一个相当明显的变化。他介绍，除了地震，大气运动、洋流、潮汐等都会改变地球的自转速度，不过由于地震来自地球内部活动，因此通过测算由此引起的地球自转速度的改变，科学家可以反推地球内部的变化。
      同样，尽管25厘米的移动对于一个半径长达6300多公里的大球体而言，简直就是“纹丝一动”，但对于研究地球运动仍是一次重要的数据积累。美国宇航局喷气推进实验室研究员格罗斯提到，智利地震曾使地球自转轴偏移了8厘米，而这种变动对地球究竟产生怎的影响，需要积累大量的数据加以研究。
结语

地震造成地球的物质发生重新分布，物质更加靠近自转轴。由于地球的自转角动量守恒，就像收紧胳膊的芭蕾舞运动员一样，自转会加快。
为什么地震会加快地球自转？