国家天文杂志:地震与月相有关吗

中国国家天文

月相
文/赵复垣
导语:2009年6月30日,在四川震区发生了5.6级地震,有人认为这是2008年5月12日汶川8.0级地震的余震。2008年5月12日是农历的四月初八,而2009年6月30日是农历的闰五月初八。又是初八。这是否仅是巧合?
什么是月相
月相,是指从地球上看去,月球被太阳光照亮部分逐渐扩大或逐渐缩小的有规律的变化。在日、月、地这三个天体组成的系统中,月球、地球都是不能发光的,但是会反射一部分太阳光。月球环绕地球运动时,地球、月球、太阳之间的相对位置在不断地变化,因此我们看到的月球表面被阳光照亮的部分也在不断地变化。在我们看到的月面全部被照亮时,就是满月,又称“望”;我们看到的月面全部未被阳光照亮时,就是新月,又称“朔”。相邻的两次新月之间,就是月相的一个周期,平均长度是29.53天,这个周期就是一个“朔望月”。中国农历的月就是根据朔望月确定的。每个月的“朔”定为农历月的初一,“望”定为十五或十六。中国文化中春节、元宵、端午、中秋、重阳等重要节日都是根据农历确定的节日。
在月相中,又有“上弦”和“下弦”之说。在每个农历月的初一,月球位于太阳和地球之间,月球的整个黑暗面正对着地球,此时恰为“朔”;假如这时以地球为起点分别向太阳和月球作一条直线,那么这两条线是重合的,夹角为零度。经过约7天后,月球运动到一个新的位置上,上述两条线的夹角变成90度,这时我们看到正好一半的月球被阳光照亮,这就是“上弦月”。而在农历月的十五或十六,地球位于太阳和月球之间,月球的整个光明面正对着地球,此时恰为“望”,上述两条线的夹角是180度。再经过约7天后,月球又运动到一个新的特殊点上,上述两条线的夹角变成270度,这时我们看到另一半月球被阳光照亮,这就是“下弦月”。又经过约7天后,月球重新回到上述两条线夹角为零度的位置上,一个新的“朔”日或“初一”到来,下一个农历月就开始了。
在一个农历月内,自新月算起的时间长度也称作月龄,如“上弦月”的月龄为7天左右,“望”的月龄为15天左右。
有“月相变化歌”唱道:
初一新月不可见,只因月在日地中。
初七初八上弦月,半个月亮面朝西。
满月必在十五六,地球居中连日月。
二十二三为下弦,月面朝东下半夜。
对“上弦月”和“下弦月”还可以这样来记忆:“上上上西西、下下下东东”。这是说,上弦月出现在农历月的上半月的上半夜,月面朝西,位于西半天空;下弦月出现在农历月的下半月的下半夜,月面朝东,位于东半天空。
潮汐和潮汐力
潮汐,一般是指地球上的海水周期性的涨落。在白天发生的叫做“潮”,晚上发生的叫做“汐”,分别对应于表示时间的“朝”和“夕”。
引发潮汐现象的力就是潮汐力,它来自日―地以及月―地之间的万有引力。根据牛顿万有引力定律,任意两个质量不为零的物体之间都存在引力,引力的大小与它们各自质量的一次方成正比,而与它们之间距离的二次方成反比。这意味着,引力的大小对距离更为敏感。因此,尽管太阳的质量比月球要大得多,但月球到地球的距离要比太阳近得多,所以月地之间的引力比日地之间的引力要大得多。以潮汐力来说,月球引发的潮汐力比太阳引发的潮汐力要大一倍还多,比率为11:5。
占地球表面约70%的海洋构成了地球的“水圈”。实际上,不仅地球的“水圈”有这种由于日月引力发生的涨落现象,地球上的“岩石圈”和“大气圈”也有,它们被分别称为“固体潮”和“气体潮”。但由于海水的潮汐现象最明显可见、与人们的日常生活关系最为密切,所以狭义概念的潮汐一般指的是海水潮汐。
由于月球每天在天球上东移13度多,这样每天月亮位于上中天的时刻就推迟约50分钟,所以每天海水涨潮的时间也会推迟50分钟左右。
我国古代学者很早就对潮汐现象有了一定程度的科学认识。东汉哲学家王充在其所著《论衡》中指出:“涛之起也,随月盛衰。”北宋名臣、广东人余靖,曾经仔细研究过海潮,他在所著《海潮图序》一书中指出:“潮之涨落,海非增减,盖月之所临,则之往从之。”以上古代学者都认识到了潮汐与月亮的关系。余靖甚至指出了潮汐之期每天会推迟“三刻有奇”。
在我国河北山海关的孟姜女庙内,有一副闻名遐迩、妙趣横生的对联,其书云:“海水朝朝朝朝朝朝朝落,浮云长长长长长长长消”,相传为南宋状元王十朋所撰,其中就表达了古人对潮汐现象的认识。对它的一种解读是:“海水潮,朝朝潮,朝潮朝落;浮云涨,长长涨,长涨长消。”这样,对联就巧妙地利用了汉语中的一字多音、一字多义的特点,叠音叠义,描绘了潮汐涨落、浮云涨消的自然景象,显示了大自然的沧桑和壮美。
月相的“奇点”
考虑日月地三个天体的位置关系,假如我们把月球绕地球公转的轨道看作是一个钟表的表盘,当逢新月、“朔”日,月球位于日地之间,就是钟表的“12点”或“0点”;当逢“上弦月”、日地和月地两条连线的夹角为90度,就是钟表的“3点”;当逢满月、“望”日,地球位于日月之间,就是钟表的“6点”;而当逢“下弦月”、日地和月地两条连线的夹角为270度,就是钟表的“9点”。这样,我们就假定了月相的四个“奇点”,即0点、3点、6点和9点,分别对应于新月、上弦月、满月和下弦月,也就是农历月里的初一、初七、十五和二十三这4天的前后。
之所以称“奇点”,是因为在这些点上,太阳和月亮形成的两个引潮力的关系稍有特殊。在第一点上,日月引潮力的夹角为零,形成一个合力,这是最大的引潮力,所以会引起“大潮”。在第三点上,日月引潮力沿相反的方向发生,就像一个人的左右手在拉开一个弹簧拉力器,此时也会引发“大潮”。在第二点和第四点上,日月引潮力沿相互垂直的方向,会抵消一部分,于是出现“小潮”。因此,我国民间有谚云:“初一十五涨大潮;初八二十三,到处见海滩。”
发生在“奇点”的地震
我国实行公历、农历并行的历法制度,同时我国又是一个地震多发的国家,这使得我国学者对地震与月相的关系相对更敏感一些。很多人已注意到,1966年3月7日和22日两次邢台地震(分别为6.8级和7.2级),分别发生于农历的二月十六和三月初一,1976年唐山7.8级地震发生于农历七月初二,2004年苏门答腊8.7级地震发生于农历十一月十五,2008年汶川8.0级地震发生于农历四月初八。而更早的我国境内的大震,如1920年12月16日的甘肃海原(今属宁夏)8.5级地震,是在农历的十一月初七,而1950年8月15日西藏察隅、墨脱8.6级地震,是在农历的七月初二。这些大震发生的日期都处在或接近于特殊的月相之时。那么,地震的发生是否真的和月相“奇点”有关?
并不简单的关系
在国内外很多学者都在研究地震的发生与月相的关系。例如,有研究结果显示,以1900年~1980年这80年间发生的里氏6级以上的地震为统计对象,如果简单地考察地震发生的次数与月龄(农历日期)的关系,实际上看不到某种有规律的分布。可是,如果把每次地震换算成能量重新进行统计,就会发现似乎存在一种规律性。在农历的初七和十四前后,各存在着一个明显的峰值,而在初一和二十三前后,有不很明显的次峰。(见中国科学院国家天文台李勇博士2003年的一篇论文)这意味着,更多的地震能量“倾向于”在这些日期中释放出来。
另一方面,按照里氏震级的定义,如果震级高出一级,那么地震所释放的能量就高出约31倍(严格来说是1000的平方根)。所以,大震较小震对每年发生地震的总能量的“贡献”要高得多。有资料显示,一年中地球上全部地震释放出来的能量约为1018焦耳~1020焦耳,其中绝大部分来自7级以上的地震。当然,这些大地震造成的破坏也最大。
这样看来,7级以上的大地震似乎与农历日期的关系更为密切,这大概是前面举出例子中那些最强地震多发于月相“奇点”前后的原因。由于对人类生命财产造成重大损失的主要是这些强震,所以这种关系值得重视。
然而,正如很多所谓“规律”都有例外一样,也能够找出不少并非发生于月相“奇点”的强震的例子。这说明,我们讨论的对象远非简单、而是相当复杂的。只靠这一关系更不可能形成包含“时间、地点、强度”三要素的地震预报。另一方面,每年中发生的7级以上强震毕竟很少,而若以每个点3天计,每个月中“月相奇点”可有12天,所以,从统计结果来看,事实上在绝大多数“月相奇点”日期内并没有强震发生,仍然是“安全”的,因此大可不必有任何担忧。
预测地震光明在前
按照目前的认识,一次构造地震(区别于火山爆发引发的地震,或人工核爆炸、水库等其它原因引发的地震)发生时释放出的巨大能量,主要来自于地下构造的板块运动,地层错动、滑移等积累的应变能。而日月潮汐力可能起的作用,只可能是一种“触发”的机制,这有些类似于人的手指扣动手枪的扳机时的那种作用。所以,如果在某一地域地下构造中已经积累了巨大的应力,而在月相“奇点”上潮汐力发生突然变化,并作用于地层构造,就可能引起地下应力暴发性的释放,地震因此而发生。这一过程在物理上是可以理解的。
可是,地球上分布着不同的地震带,这些地震带的走向以及其它诸多的地球物理参数都不尽相同,在某一时段中积累的应力的程度也不尽相同,因此对于发生在不同地震带上的地震,其触发机制也不尽相同,这就造成了地震发生原因的复杂性。这种复杂性当然也会影响到地震的发生与日月潮汐力的关系,致使这一关系也变得复杂。
然而,这种复杂性却丝毫也不能减弱我们对地震―月相关系的关注。实际上,在很多情况下,经验仍然是非常重要的,而且具有实用性。
如果我们把与地震有关的天文因素之一的地震―月相关系,与其它的多种方法和手段结合在一起分析研究,就会大大深化和精确对地震发生规律的认识。在不远的将来,人类一定会在一定程度上实现对地震这种自然灾害的预测和预报,这种前景仍然是光明的。