地球现如今正在"瘦身"吗
地球表面的张裂和褶皱同时存在，单纯的地球“收缩说”和“膨胀说”都站不住脚
辽宁日报：杨教授，近日，各大网站科技新闻上出现了这样一则报道：“俄罗斯地质学家维亚切斯拉夫·奥尔列诺克表示，我们的星球正在萎缩。自诞生之初以来，地球的平均球半径已减少了585公里。 ”缩小了585公里可不是一个小数字，我们知道，地球的平均半径目前为6371公里，也就是说，缩了近1/10，如果按表面积来算的话，地球表面积的缩小是十分巨大的，您怎样看待这个结论？
杨学祥：这一结论的得出确实有值得商榷的地方。虽然没有看到原文，但根据地球物理学的基本知识及前沿成果来看，这个结论的最大问题是关于远古时期地球半径的估计，特别是十几亿年前的地球半径我们现在还无法确切地得到，也就是说，他的地球之初的半径估计缺乏足够的证据，这篇报道的最后也谈到另一位俄罗斯地质学家的质疑：“基于古代结构对古代地球半径进行准确计算是不可能的。 ”仅仅凭借古代的地球表面的起伏结构与当前的结构进行比较来得出结论是站不住脚的。有不少地质物理学家根据古地磁变化估算出的结果，是地球比照远古时期是膨胀了而不是收缩。截然相反的结论需要更多证据来验证。
关于地球收缩还是膨胀，地学界从19世纪就开始探讨，由于地球物理学等理论及实际探测手段的匮乏，这个问题一直存在争议，但也是在这种探讨甚至争议中人类认识水平不断得到进步和完善。 19世纪20年代末，法国科学家博蒙提出了“地球收缩”的假说。随后，地球物理学先驱L·开尔文提出了地球冷凝的物理模式。之后一些地球物理学家用收缩和冷凝学说，说明了地球表面地质的褶皱、凹陷等的形成——地球几百公里以下的地球内部温度很高，但最外部的圈层，已经变得相对较冷，一冷了，地球表面就要向内收缩，形成挤压、褶皱等地形。收缩说首次提出了具有明确物理基础的全球性动力地质原因。但是收缩说从提出开始就遇到难以克服的困难，主要是无法证实地球表面的构造确实是由收缩造成的，它对许多地质张裂类型构造无法解释。 100年后，也就是20世纪20年代中期，放射性射线被发现，经过计算得知，地壳中同位素衰变放热，可能导致地球热胀。这样，“地球收缩说”就站不住脚了。
辽宁日报：也就是说，地球收缩还是膨胀，还是由冷热引起的——“热胀冷缩”？
杨学祥：从原理来说，冷热是最主要的原因。
辽宁日报：既然地壳中同位素衰变放热可能导致地球热胀，是否就有了“膨胀说”，它占据主流了吗？
杨学祥：上世纪30年代，有科学家提出了地球膨胀假说，并认为在“膨胀”的作用下，古地球连在一起的大陆裂开了，就像一个人胖了之后，原来的衣服被撑破了一样，漂移后形成今天各大洲的样子。但膨胀说也没有占主流，主要是缺乏足够的膨胀动力。我们研究膨胀还是收缩的目的，主要是为了探讨地球，主要是地壳变动的动力来源。通常是先从理论上设想膨胀了之后会怎么样，收缩了又会怎么样，然后再以实际的地质变动加以证明。但是单独的地球膨胀说和收缩说很难对许多地质构造和变动作出合理的解释。目前公认的解释地壳运动、地质变动的学说，是在大陆漂移学说和海底扩张（地幔物质涌出）学说的基础上提出的板块构造学说。关于这个学说介绍的很多，大家可能都有所了解。
目前地球是南半球膨胀、北半球收缩，但幅度只有每年1至2厘米
辽宁日报：那么就地球膨胀还是收缩来说，“膨胀说”和“收缩说”是否还有价值？
杨学祥：由于地球内部也好，表面也好，确实存在着变冷或变热的情况，有冷热变化，膨胀和收缩就会存在。单纯的“膨胀说”和“收缩说”都有一定的科学道理，但不全面。有科学家提出，地球在历史演变过程中既存在着膨胀也存在着收缩，地球是一个既能膨胀又能收缩的统一体，只是时期不同而已，即“脉动说”，并认为收缩的时候形成了地球表面的挤压地带，膨胀的时候形成了张裂地带。这一学说的重要证据，就是冰期和间冰期的发现和证实，表明地球表面可变冷也可变热。同时有科学家把大陆漂移、海底扩张以及大陆内部各级构造运动都归于地球的膨胀。他们各从不同的角度看到了事物的一面，都有一定的科学价值。简单的肯定和否定都是不科学的，需要综合研究。
辽宁日报：目前的情况是怎样的，地球是胀还是缩？用什么办法能够准确地测量地球的大小？
杨学祥：自从有了卫星后，对地球半径、大小的实时测量就比较准确了。就近些年来说，地球的北半球是造山带集中且不断收缩挤压的冷半球，半径变短；南半球则不断扩张开裂，在膨胀，半径变长。通过卫星测量与计算，证明每年北半球半径收缩1-2厘米，南半球半径的扩大为1-2厘米，大约每年变化的数值不超过2厘米，即地球正在不对称膨胀和收缩。我国地球物理学专家傅容珊认为，在过去的几个百万年的时间内，地球总体仅有轻微的扩张，其半径扩张率每百万年小于200米。这一速率远低于以前一些地球膨胀说的估计。
地球内部的能量转换产生的冷热变化，导致地球内部既收缩又膨胀
辽宁日报：是什么原因造成了北半球缩、北半径减的情况？
杨学祥：物理学家傅承义认为，地球刚形成时是比较均匀的，而后发生了重力分异运动。所谓重力分异，可以简单地理解为，重的物质比如铁，向地心下沉，轻的如硅，往地表上升。由此，地球由一个匀速自转的均匀地球，演化为圈层差异旋转的分层地球，地壳、上地幔、下地幔、外核和内核旋转的角速度不同，理论计算的比值为0.6∶0.7∶1.06∶3∶27，其中内核旋转最快。地震波测量结果表明，内核旋转速度每年比地壳地幔快1°。既然存在上升和下降及各层转动的不同，那么就有了能量的变化和转换，物体在高处受地心引力的作用而具有的能，称为 “重力位能”，通过计算表明，重力分异使地球的重力位能减少，一部分变为热能，使地球内部部分物质熔融；而另一部分变为地核的旋转动能，使地核快速旋转。不同转速的地幔和地核之间的角动量交换又将动能转变为热能，积累在地核与地幔的边界，使外核成为地球深部唯一液态的圈层，造成这个液核的周期性热膨胀。重力收缩造成地球内缩，但地幔和地核之间的角动量交换将动能转变为热能积累在核幔边界，是地球内部局部膨胀的原因。
辽宁日报：就是说，从地球内部来看，确实是既收缩，又膨胀？
杨学祥：是的，但就对自然界的影响来说，热膨胀的影响要大于地球内部的收缩。热膨胀使地核、地幔边界的热物质涌动，往地表上升，称为热幔柱，在地壳薄弱的地方喷涌而出，就形成了众所周知的火山爆发，并带来金、铁、铜等重金属矿藏。
辽宁日报：火山喷发对自然界的改变，特别是对气候、气温会产生很大影响。
杨学祥：在距今1.455亿年前到6500万年的中生代的白垩纪，热膨胀使地球的火山活动特别剧烈，那时的气温比现在高10℃至15℃，海洋底层温度比现在高15℃，这与大规模的海底火山活动相对应。
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