芮建勛

（上海師范大學 地理系，上海 200234）

0 引言

天文因素對于地震等重大自然災害的影響是客觀存在的，國內外在這方面進行了較廣泛的研究，主要包括：全球大地震與天王星位置的關系［1］、太陽系日、月行星等天文周期與中期地震預報［2］、大地震與朔望的關系［3］、天體運行規(guī)律與地震預報［4］、地震活動性的天文學研究［5］、日月引潮力觸發(fā)地震［6］、太陽系天體的特殊位置對地震的作用［7］，基于太陽系主要行星位置的特大地震時間預測模型［8］、行星、日月布局與地震預測［9］、強震與天體位置［10］以及與地球天文陣列的關系［11］、天文因素與我國大陸大震趨勢研究［12］等。相對于其它星體，尤以月球對地球自然災害影響的研究為最多，如朔望與暴雨、朔望與地震等。在太陽系主要天體成員中，月球是離地球最近的星體，它與大地震的發(fā)生有著最為密切的關系［13］，因而也是影響大地震的主要天文因子之一。

上述研究工作，在尋找觸發(fā)大地震的天文因子方面作了有益探索，推動了我國天文災害學與天文地震學的研究。但主要是從天體的視赤經［1］、朔望［3］、月球升交點黃經［7］、視黃經［8］等角度來度量天體位置，均缺乏對星體位置與布局進行測度的模型。1980年代末，欒巨慶創(chuàng)新性地提出了行星對應區(qū)理論模型，設計了視赤經地心距天象圖、視赤經視赤緯直角坐標天象圖，較完整地描述、刻畫了星體位置與格局，發(fā)現(xiàn)了火星通過沖日影響地震的規(guī)律［14］。但是，一方面由于所采用的大地震數(shù)據(jù)較少（僅截止到1976年），另一方面，對火星沖日與大地震關系之研究也缺乏系統(tǒng)性。

因此，本文在前人研究工作的基礎上，以1900—2014年期間我國黃河流域31個7級以上大地震歷史事件為例，計算了地震當年以及震前最近一次的月球回歸赤緯極值、火星視赤緯及沖日位置，研究火星沖日位置與黃河流域大地震的關系，以及火星沖日與月球回歸赤緯共同影響下的無震期與有震期。在驗證、完善行星對應區(qū)理論模型之基礎上，推進該理論模型從定性走向定量、從現(xiàn)象描述進入模型構建階段，最終為地震預測服務。

1 火星沖日的災害效應

1.1 星體格局對地震的作用機理

太陽系除水星、金星、月球之外，其它天體均具有磁性，因此是一個磁體群。行星對應區(qū)理論認為，太陽以及行星的磁場對地下巖漿（地核的主要成分是液態(tài)鐵和鎳）有很強的吸引力，這種作用力比萬有引力大1014倍。當行星視位置對應地表某個流域時，會吸引其它區(qū)域的地下巖漿到此流域的地下聚集，因而該流域地殼穩(wěn)定、不易發(fā)生地震；而沒有行星對應的其它地方，由于地下巖漿外流而呈空虛狀態(tài)，就易發(fā)生地震。而且，星體在不同的視位置對地球的作用結果在地表以地帶性規(guī)律呈現(xiàn)出來，如黃河流域（33°～41°N）對應的視赤緯范圍在天赤道北側（視赤緯為正）為19°～22°［14］，在天赤道南側（視赤緯為負）也存在上述對應關系，且呈鏡像分布。

行星、月球對應某流域的持續(xù)時間、對應位置以及所對應星體的數(shù)量、格局等不斷變化，主導著地震等自然災害的時空規(guī)律。地震等重大自然災害的發(fā)生，主要是因星體格局的改變導致影響地球的磁場發(fā)生突變而起，如太陽活動的谷年、峰年是大震的高發(fā)期，黃河流域的大震主要發(fā)生在月球回歸赤緯降低的那些年份等。太陽系眾星體的視位置或布局（包括下合、沖日、月球回歸、朔望等天文奇點或現(xiàn)象）不斷變換、組合，它們的作用力（非萬有引力）要么疊加、要么抵消，通過時間積累，對地球產生影響。盡管月球沒有磁場，但它可以改變地球外圍的磁場環(huán)境。月球的升（降）交點在18.61a的周期性運動中，主要是通過回歸赤緯的變化來產生上述影響，因此它是影響大地震發(fā)生的最重要的天文因子之一。除了月球（回歸赤緯），火星也是影響地震的天文因子。一方面因為火星是離地球最近的外行星，同時它又可充當木、土巨行星的介質［14］。因此，在月球回歸赤緯的天文背景基礎上，加上火星沖日、內行星下合、朔望等其它星體的效應，共同組成了觸發(fā)大地震發(fā)生的天文條件。

1.2 火星沖日與地震

我們知道，火星公轉周期為687天。因此，火星沖日一般每2年發(fā)生1次，在100年內平均有47次沖日現(xiàn)象。火星在同一位置的沖日周期約15～17 a。沖日時，如果從北黃極俯視，會發(fā)現(xiàn)火星、地球與太陽基本呈一直線分布。火星沖日的時間一般為3～9個月，期間會有一段時間離地球最近。其視運動會呈現(xiàn)順、逆、留的特征，幾個月的長期對應勢必會觸發(fā)某些區(qū)域發(fā)生大震?；鹦菦_日同朔望一樣，都屬于天文奇點，而后者對于地震［3］、暴雨、干旱［15］等影響已被人們所認識。相對月球，火星運行很慢?；鹦菦_日期間（地球位于火星、太陽之間），它離地球最近，且歷時長。因此有著比月球回歸更長久的時間來影響某個流域的地下巖漿，從而使其它流域（特別是相鄰流域）具備了發(fā)生大震的條件，而火星沖日時所對應的流域，則不會發(fā)生大地震。如1954年黃河流域北部發(fā)生了2次（分別是2月的甘肅山丹東北、7月的內蒙古騰格里沙漠北）7級以上大震，火星于當年4—10月在東北地區(qū)沖日；2014年2月新疆于田縣（與黃河流域同緯度）發(fā)生7.3級大震，火星1—8月在珠江流域及以南沖日（表1）。

表1 我國黃河流域7級以上大地震與對應年份火星視位置

續(xù)表1

1.3 火星視位置的計算與表達

本文采用國際著名的開源天文計算工具包Py－Ephem，在Python語言環(huán)境下，計算了相應年份的火星視位置（包括視赤經、視赤緯與地心距），均以UTC（協(xié)調世界時）的00 時刻為準，默認紀元為J2000。

為了揭示火星視位置、沖日位置對大地震的觸發(fā)機制與影響規(guī)律，采用視赤經地心距極坐標天象圖，以準確反映火星的視赤經RA 以及離地球的距離d（圖1），圖中各條曲線反映的是火星沖日階段的視赤經與地心距。

圖1 火星在黃河流域沖日與特殊大震

2 火星視位置對大地震的影響

2.1 黃河流域的歷史大震

自1900年以來，黃河流域（33°～41°N）共發(fā)生7級及以上大地震31 次，其中新疆12 次，青海5次，甘肅3次，寧夏2次，西藏2次，河北4次，遼寧1次，山東1次，渤海1次，見表1。

2.2 視赤緯與大地震

根據(jù)行星對應區(qū)理論模型［14］，黃河流域對應的視赤緯范圍為19°～22°。即當某個星體的視赤緯進入該范圍時，是黃河流域不發(fā)生大震的天象（最終是否發(fā)生大震將取決于多個星體的共同作用，要么疊加、要么抵消）。該區(qū)間稱作黃河流域的無震區(qū)，對應的時期稱無震期。通過計算上述大震發(fā)生當天的火星視赤緯以判斷其是否進入無震區(qū)（表1）。

發(fā)現(xiàn)上述31次大震中，有28次（占90%）大震發(fā)生時，火星視赤緯都不對應黃河流域，因此是該流域發(fā)生大震的天象。只有3次大震發(fā)生時，火星視赤緯對應著該流域，分別是1955年烏恰大震（2次）和2010年玉樹大震，對應視赤緯依次為21.48°、21.12°，均處于19°～22°區(qū)間（黃河流域無震區(qū)），如果僅根據(jù)火星視位置判斷是不應該發(fā)生大震的。一個流域最終是否發(fā)生大震，首先取決于月球回歸赤緯，其次是火星視位置（特別是沖日位置）、木土會合位置等其它天文因素。它們的共同作用，決定著一個區(qū)域是否將發(fā)生大震。

3 火星沖日位置對大地震的影響

3.1 沖日年份及個別大震

通過繪制大震發(fā)生年份的視赤經地心距天象圖（該圖能同時反映視赤經及各星體離地球的距離），據(jù)此判斷火星沖日位置、是否為沖日年等。自1900—2014年，發(fā)生約57次火星沖日現(xiàn)象，其中14個（次）對應黃河流域的沖日年份中，僅有3個年份在黃河流域發(fā)生了大震（4 次），分別是1937年（2次）、1969年與1990年（表2）。因此，它們屬于特殊震例，占該流域沖日年份的21.43%。

表2 火星在黃河流域沖日的年份

圖1中，黑色曲線表示在黃河流域沖日的年份無大震（即正常年份，為了保持繪圖的清晰度，僅顯示個別年份的沖日位置），紅色曲線表示上述的4個特殊震例（即在黃河流域沖日時發(fā)生了大震）。其中1937年菏澤大震、1969年渤海大震發(fā)生時，火星沖日現(xiàn)象均發(fā)生在第3象限的黃河流域（鏡像區(qū)）。

1937年黃河流域發(fā)生了2次大震，當年月球回歸赤緯處于降軌時期，1—2月回歸赤緯（23.43°～23.24°）對應東北地區(qū)，木星1—2月也對應東北地區(qū)，土星當年徘徊于赤道，遠地行星海王星在秋分點附近，火星1—2月視赤緯為－10.24°左右，鏡像對應珠江流域以南。因此黃河流域在當年1—2月處于易震期，當年1月阿蘭湖東發(fā)生了7.5級大震。

阿蘭湖東大震之后，火星才于3月中旬至8月初于長江流域、黃河流域交界處沖日，且長期對應（圖1）。其中6—8月期間視赤經跳出黃河流域而對應長江流域，火星視赤緯8月1日為－22.08°，持續(xù)升高并進入黃河流域與東北地區(qū)交界處。月球回歸赤緯到7月仍然維持在22.63°左右，與火星視赤緯同時對應兩流域交界處；木星對應區(qū)到8月也移至同樣區(qū)域，造成黃河流域北部地下巖漿充實而南部地下空虛。因此，南部發(fā)生了大震（當年8月1日，菏澤7.0級大震，35.4°N）。

1969年木星、天王星長期對應赤道（秋分點）地區(qū)，金星2—5月于珠江流域以南下合，火星于黃河流域與東北地區(qū)交界處沖日。其中，4—6月全對應于東北地區(qū)（該地區(qū)還有7月的水星下合后對應），7—8月只有視赤經對應黃河流域，視赤緯已對應東北地區(qū)以北區(qū)域。即中間的黃河流域為巖漿空虛地帶。在火星單對應時，遇到了月球回歸赤緯極偏北（7月28.46°）的情形。因此，大震發(fā)生在黃河流域北部同緯度的渤海（38.2°N）。

1990年前后，三大遠地行星長期鏡像對應東北地區(qū)，是太陽活動低谷期，同時也是大震活躍期。4月26日青海發(fā)生7.0級大震時，火星還在長江流域鏡像區(qū)對應，距黃河流域沖日還早，8月底火星才進入沖日階段、一直到次年3月離開。同1937年1月阿蘭湖東大震一樣，都屬于震后沖日的例子，因此這些大震與之后發(fā)生的火星沖日現(xiàn)象無關。

2014年后最近的一次火星沖日將發(fā)生于2016年3—9月，在黃河流域鏡像區(qū)沖日（視赤經僅比1937年多3°），見圖1。沖日方位和時間與1937年非常相似（1937年火星于3—7月在長江流域北部、黃河流域中南部鏡像區(qū)沖日）。2016年，月球回歸赤緯從極低值開始升高，但仍比2014年的回歸赤緯低，長江流域無大震；木星全年在秋分點附近，三大遠地行星合成對應赤道（春分點附近），且該年還是1957年大震（黑龍江東寧西南7級、臺灣花蓮附近7.2級）后的59年周期震年。因此，黃河流域應該處于無大震期。

3.2 其它流域沖日期間的大震

火星沖日一般會持續(xù)幾個月，并將對應1～2個流域。在上述黃河流域的31次大震中，由火星在其它 流 域 沖日（如2014年、2010年、2008年 等，見 表1）所引發(fā)的大震就有18 次，占61.29%，其中2 次（1937年阿蘭湖東、1990年共和西南）是大震后沖日。嚴格地講，這2次大震都不是發(fā)生在沖日期間的幾個月之內，只是發(fā)生在沖日年內而已。以上事實說明，當火星沖日位置對應于黃河流域期間，則該流域不會有大震。

4 結論及討論

火星沖日作為影響大地震的主要天文背景之一，由此所決定的黃河流域之無震期或有震期并不是絕對的，因為太陽系星體對大地震的影響有主次之分。除了太陽活動的影響之外（如黃河流域大震主要發(fā)生在7—8月，太陽活動極值年特別是谷年，是該流域大震活躍期），首先是月球回歸赤緯對大震的影響；其次是火星沖日的影響，火星視赤緯、沖日位置等與黃河流域的大震有著密切關系，對應黃河流域沖日時，該流域就進入無震期，不易發(fā)生大震；再次，大地震還受其它行星對應等影響，并對無震期產生干擾，如木土會合（59年大會合周期）與合成周期（20年周期）以及遠地行星的影響。上述諸因子綜合作用，主宰著地震的發(fā)生規(guī)律?？梢?，從天文學角度揭示大地震的觸發(fā)機制與地帶性規(guī)律，有助于進一步系統(tǒng)地研究大地震與太陽系天體位置的關系，提高對地震發(fā)生機理的認識，進而為地震預測作出一定的貢獻。

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