地球动力学

地球动力学：研究地球大尺度运动的力学

作为固体地球物理学的一个分支学科，地球动力学致力于地球大尺度运动或整体性运动的各种力学过程、力源和介质的力学性质。这是一门充满生机与活力的学科，不断推动我们对地球内部结构的理解。

历史背景显示，地球动力学的概念最早由洛夫在1911年提出。早在19世纪下半叶，科学家们已经开始地球的整体刚度以及引潮力对地球的影响。尤其是美国地球物理学家B.古登堡，他深入分析了地球内部的作用力，并对地球内部介质的力学性质做出了推断。

自20世纪60年代以来，板块大地构造学说的兴起为地球动力学注入了新的活力。学者们从各种角度出发，研究地壳的构造运动、地幔对流、海底扩张和大陆漂移等。也有学者专注于研究极移、固体潮和地球自由振荡等整体性力学现象。

地球动力学的任务在于分析地球固体部分内发生的各种力学现象，透过这些现象其力学机理，掌握这些现象出现和变化的规律，并预测它们的发展趋势。为此，我们必须深入了解推动和支持这些现象的力源以及地球介质的力学特性。这包括地球的引力、日月的引潮力、地球转动和摆动引起的惯性力，以及地球内部物质的热运动所产生的力和粘滞性。

地球模型是地球动力学的基础之一。当代的地球动力学研究通常将地球视为由弹性外壳、液核和固体内核三部分组成。这三部分的相对大小、密度以及它们的力学参数如弹性系数和粘滞系数等仍在研究中。基于这些研究，派生出许多地球模型，如1066A和PREM就是当前常用的两个模型。

由于地球动力学处理的问题多数属于反演问题，因此需要运用丰富的实测和计算技术，结合数学和力学理论来寻求精度更高的解答。随着科技的发展，地球动力学理论也在不断进步。例如史密斯-瓦尔理论，它以一定的地球模型为基础，用连续介质力学的方法对整个地球进行研究，系统性较好且符合实际。

展望未来，地球动力学在阐明地球结构的形成和演化上将发挥更大的作用。参考书目推荐D.L.Turcotte和G.Schubert的《Geodynamics-Applications of Continuum Physics to Geological Problems》。地球动力学是一门充满挑战与机遇的学科，它将带领我们更深入地了解地球的奥秘。