1．2 固体潮与地球的弹性

    海洋潮汐已是众所周知。同样在日月引力的作用下，类似现象也会出现在固体地球表层，这就是固体潮。用精密仪器可以观测到地球的固体表层也有和海洋潮汐相似的周期性升降现象，陆地表面的升降幅度因此可达7～15cm。当存在固体潮时，某一观测点的铅垂线方向和地面的倾斜还会相应发生变化，但其变幅不大，仅有千分之几秒角度。固体潮的存在说明固体地球具有一定的弹性，固体潮就是弹性地球在日月引潮力的作用下发生的弹性变形。此外，由于地震波也是一种弹性波，地球能够传播地震波的这一特征也从另一个侧面证实了地球是有弹性的。不仅如此，地球同时还具有一定的塑性——我们知道，地球在其自转的过程中，逐渐演化成为一个旋转椭球体并保持下来，这表明看似刚体的地球实际上存在着永久性的塑性变形。在野外常常也可以看到，各种坚硬的岩石中往往发育有高度的弯曲甚至折叠现象，同样是岩石形成后，在长期的地应力作用下再发生塑性变形的结果。

    海洋潮汐和固体潮汐的存在，不仅使地球的整体形态发生变化，而且不断影响着地球的自转过程和运动规律。一方面，月球的吸积作用使地球自转轴的方向发生偏移，另一方面，日、月潮汐引起的摩擦力使地球的自转速率越来越慢。从对珊瑚的研究发现，石炭纪时地球每年为397天，现在已减少到约365天。在遥远的将来，地球和月球的转速还会进一步减慢，直到逼近以48天为周期的极限自转状态。并且因为太阳潮汐的作用，月-地系统的旋转角动量变化将缓慢地传递给绕太阳的轨道运动，其长期作用的结果最终会使月球和地球相撞而结合成一体。

    固体地球的弹性和塑性特点都是相对的，在不同的条件下有不同的表现。在施力速度快、作用时间短的条件下，地球往往表现为弹性体乃至类似于刚性体，岩层会因此产生弹性变形或破裂；反之，在施力速度缓慢，作用时间漫长的条件下，地球则表现出明显的塑性特征。如上所述，在强烈的构造运动期间，岩石经弯曲形成各种褶皱的现象，就是一种典型的地球塑性变形的实例。

    1．3 地球的振荡

    由于具有弹性，地球作为一个整体在受激后能够产生无穷多种振型的自由振荡。图3-4显示了其中两类基本的振荡方式：周期性的涨缩振荡和扭转振荡。

     涨缩振荡是一种沿地球径向发生的自由振荡。它还可以进一步划分出三种不同的形式：n=0的相位代表整体地球作交替的压缩或扩张；n=1时两极扩张，赤道压缩；n=2的相位则对应着两极压缩和赤道扩张。涨缩振荡可使地球的密度在一定程度上发生改变。

     扭转振荡也称作环状振荡，与涨缩振荡的异同点在于：扭转振荡也是一种周期性振荡，但同时也是一种纯粹的切向振荡，不存在沿地球径向的分量。因此地球作扭转振荡时一般不会发生密度的变化。图3-4也给出了三种形式的扭转振荡：n=1的相位表示地球作同向的扭转振荡，但各纬度线速度不同；n=2表示地球运动分为两半且互作相反方向的扭转振荡；n=3则展示了地球分为三个部分，相邻部分的振荡方向两两相反。

    作为一个弹性体，地球除了自由振荡以外，还存在着一种与外部引力无关的自由欧拉进动。为了将其与外部激发引起的强迫运动相区别，以发现者的名字命名为钱德勒摆动。钱德勒摆动源于地球自转轴（地球瞬时极）与最大惯量轴之间的微小偏离（图3-5）。在自转中地球的总角动量守恒，但因为物质分布和密度不均等因素的影响，地球同时也在摆动。这使得转动轴围绕最大惯量轴在地面上画圆。由于地球自转轴在绝对方向上几乎是固定的，所以摆动呈现出周期性的变化，其周期约430～435天（近14个月），平均（均方根）变幅为0.14s（约6.8×10-7rad）。钱德勒摆动的激发机制被认为是一种综合作用，部分是固体地球与大气相互作用的结果，部分则有可能与大地震引起的地幔物质重新分布相关。

    1．4 地球的粘性

    从理论上讲，在一个完全弹性体中应该没有能量的损耗。因此，地震时除了面波因扩展而发生的几何衰减外，其他类型的地震波应该没有运动衰减。这样地球如果一旦发生某种形式的振荡，也就应该永远继续下去。但这一分析结果与观察事实相矛盾，表明地球有一定的衰减存在，并非是一个完全的弹性体。此外在测地学研究中，发现位于北欧的斯堪的纳维亚半岛在现代发生了显著的地形回升，最大上升值可以达到每年1cm的程度。并且回升运动的发生与地质构造无关：斯堪的纳维亚半岛的最大回升位置与第四纪最后一次大规模冰期——玉木冰期（距今2～5×104年）时的冰盖中心一致，回升的范围也和当时的冰盖范围相等。因此回升的原因显然在于冰盖的消失。这进一步证实了地球具有一定的粘性特征。