火星冲日对黄河流域大地震的影响

芮建勋

（上海师范大学 地理系，上海 200234）

0 引言

天文因素对于地震等重大自然灾害的影响是客观存在的，国内外在这方面进行了较广泛的研究，主要包括：全球大地震与天王星位置的关系［1］、太阳系日、月行星等天文周期与中期地震预报［2］、大地震与朔望的关系［3］、天体运行规律与地震预报［4］、地震活动性的天文学研究［5］、日月引潮力触发地震［6］、太阳系天体的特殊位置对地震的作用［7］，基于太阳系主要行星位置的特大地震时间预测模型［8］、行星、日月布局与地震预测［9］、强震与天体位置［10］以及与地球天文阵列的关系［11］、天文因素与我国大陆大震趋势研究［12］等。相对于其它星体，尤以月球对地球自然灾害影响的研究为最多，如朔望与暴雨、朔望与地震等。在太阳系主要天体成员中，月球是离地球最近的星体，它与大地震的发生有着最为密切的关系［13］，因而也是影响大地震的主要天文因子之一。

上述研究工作，在寻找触发大地震的天文因子方面作了有益探索，推动了我国天文灾害学与天文地震学的研究。但主要是从天体的视赤经［1］、朔望［3］、月球升交点黄经［7］、视黄经［8］等角度来度量天体位置，均缺乏对星体位置与布局进行测度的模型。1980年代末，栾巨庆创新性地提出了行星对应区理论模型，设计了视赤经地心距天象图、视赤经视赤纬直角坐标天象图，较完整地描述、刻画了星体位置与格局，发现了火星通过冲日影响地震的规律［14］。但是，一方面由于所采用的大地震数据较少（仅截止到1976年），另一方面，对火星冲日与大地震关系之研究也缺乏系统性。

因此，本文在前人研究工作的基础上，以1900—2014年期间我国黄河流域31个7级以上大地震历史事件为例，计算了地震当年以及震前最近一次的月球回归赤纬极值、火星视赤纬及冲日位置，研究火星冲日位置与黄河流域大地震的关系，以及火星冲日与月球回归赤纬共同影响下的无震期与有震期。在验证、完善行星对应区理论模型之基础上，推进该理论模型从定性走向定量、从现象描述进入模型构建阶段，最终为地震预测服务。

1 火星冲日的灾害效应

1.1 星体格局对地震的作用机理

太阳系除水星、金星、月球之外，其它天体均具有磁性，因此是一个磁体群。行星对应区理论认为，太阳以及行星的磁场对地下岩浆（地核的主要成分是液态铁和镍）有很强的吸引力，这种作用力比万有引力大1014倍。当行星视位置对应地表某个流域时，会吸引其它区域的地下岩浆到此流域的地下聚集，因而该流域地壳稳定、不易发生地震；而没有行星对应的其它地方，由于地下岩浆外流而呈空虚状态，就易发生地震。而且，星体在不同的视位置对地球的作用结果在地表以地带性规律呈现出来，如黄河流域（33°～41°N）对应的视赤纬范围在天赤道北侧（视赤纬为正）为19°～22°［14］，在天赤道南侧（视赤纬为负）也存在上述对应关系，且呈镜像分布。

行星、月球对应某流域的持续时间、对应位置以及所对应星体的数量、格局等不断变化，主导着地震等自然灾害的时空规律。地震等重大自然灾害的发生，主要是因星体格局的改变导致影响地球的磁场发生突变而起，如太阳活动的谷年、峰年是大震的高发期，黄河流域的大震主要发生在月球回归赤纬降低的那些年份等。太阳系众星体的视位置或布局（包括下合、冲日、月球回归、朔望等天文奇点或现象）不断变换、组合，它们的作用力（非万有引力）要么叠加、要么抵消，通过时间积累，对地球产生影响。尽管月球没有磁场，但它可以改变地球外围的磁场环境。月球的升（降）交点在18.61a的周期性运动中，主要是通过回归赤纬的变化来产生上述影响，因此它是影响大地震发生的最重要的天文因子之一。除了月球（回归赤纬），火星也是影响地震的天文因子。一方面因为火星是离地球最近的外行星，同时它又可充当木、土巨行星的介质［14］。因此，在月球回归赤纬的天文背景基础上，加上火星冲日、内行星下合、朔望等其它星体的效应，共同组成了触发大地震发生的天文条件。

1.2 火星冲日与地震

我们知道，火星公转周期为687天。因此，火星冲日一般每2年发生1次，在100年内平均有47次冲日现象。火星在同一位置的冲日周期约15～17 a。冲日时，如果从北黄极俯视，会发现火星、地球与太阳基本呈一直线分布。火星冲日的时间一般为3～9个月，期间会有一段时间离地球最近。其视运动会呈现顺、逆、留的特征，几个月的长期对应势必会触发某些区域发生大震。火星冲日同朔望一样，都属于天文奇点，而后者对于地震［3］、暴雨、干旱［15］等影响已被人们所认识。相对月球，火星运行很慢。火星冲日期间（地球位于火星、太阳之间），它离地球最近，且历时长。因此有着比月球回归更长久的时间来影响某个流域的地下岩浆，从而使其它流域（特别是相邻流域）具备了发生大震的条件，而火星冲日时所对应的流域，则不会发生大地震。如1954年黄河流域北部发生了2次（分别是2月的甘肃山丹东北、7月的内蒙古腾格里沙漠北）7级以上大震，火星于当年4—10月在东北地区冲日；2014年2月新疆于田县（与黄河流域同纬度）发生7.3级大震，火星1—8月在珠江流域及以南冲日（表1）。

表1 我国黄河流域7级以上大地震与对应年份火星视位置

续表1

1.3 火星视位置的计算与表达

本文采用国际著名的开源天文计算工具包Py－Ephem，在Python语言环境下，计算了相应年份的火星视位置（包括视赤经、视赤纬与地心距），均以UTC（协调世界时）的00 时刻为准，默认纪元为J2000。

为了揭示火星视位置、冲日位置对大地震的触发机制与影响规律，采用视赤经地心距极坐标天象图，以准确反映火星的视赤经RA 以及离地球的距离d（图1），图中各条曲线反映的是火星冲日阶段的视赤经与地心距。

图1 火星在黄河流域冲日与特殊大震

2 火星视位置对大地震的影响

2.1 黄河流域的历史大震

自1900年以来，黄河流域（33°～41°N）共发生7级及以上大地震31 次，其中新疆12 次，青海5次，甘肃3次，宁夏2次，西藏2次，河北4次，辽宁1次，山东1次，渤海1次，见表1。

2.2 视赤纬与大地震

根据行星对应区理论模型［14］，黄河流域对应的视赤纬范围为19°～22°。即当某个星体的视赤纬进入该范围时，是黄河流域不发生大震的天象（最终是否发生大震将取决于多个星体的共同作用，要么叠加、要么抵消）。该区间称作黄河流域的无震区，对应的时期称无震期。通过计算上述大震发生当天的火星视赤纬以判断其是否进入无震区（表1）。

发现上述31次大震中，有28次（占90%）大震发生时，火星视赤纬都不对应黄河流域，因此是该流域发生大震的天象。只有3次大震发生时，火星视赤纬对应着该流域，分别是1955年乌恰大震（2次）和2010年玉树大震，对应视赤纬依次为21.48°、21.12°，均处于19°～22°区间（黄河流域无震区），如果仅根据火星视位置判断是不应该发生大震的。一个流域最终是否发生大震，首先取决于月球回归赤纬，其次是火星视位置（特别是冲日位置）、木土会合位置等其它天文因素。它们的共同作用，决定着一个区域是否将发生大震。

3 火星冲日位置对大地震的影响

3.1 冲日年份及个别大震

通过绘制大震发生年份的视赤经地心距天象图（该图能同时反映视赤经及各星体离地球的距离），据此判断火星冲日位置、是否为冲日年等。自1900—2014年，发生约57次火星冲日现象，其中14个（次）对应黄河流域的冲日年份中，仅有3个年份在黄河流域发生了大震（4 次），分别是1937年（2次）、1969年与1990年（表2）。因此，它们属于特殊震例，占该流域冲日年份的21.43%。

表2 火星在黄河流域冲日的年份

图1中，黑色曲线表示在黄河流域冲日的年份无大震（即正常年份，为了保持绘图的清晰度，仅显示个别年份的冲日位置），红色曲线表示上述的4个特殊震例（即在黄河流域冲日时发生了大震）。其中1937年菏泽大震、1969年渤海大震发生时，火星冲日现象均发生在第3象限的黄河流域（镜像区）。

1937年黄河流域发生了2次大震，当年月球回归赤纬处于降轨时期，1—2月回归赤纬（23.43°～23.24°）对应东北地区，木星1—2月也对应东北地区，土星当年徘徊于赤道，远地行星海王星在秋分点附近，火星1—2月视赤纬为－10.24°左右，镜像对应珠江流域以南。因此黄河流域在当年1—2月处于易震期，当年1月阿兰湖东发生了7.5级大震。

阿兰湖东大震之后，火星才于3月中旬至8月初于长江流域、黄河流域交界处冲日，且长期对应（图1）。其中6—8月期间视赤经跳出黄河流域而对应长江流域，火星视赤纬8月1日为－22.08°，持续升高并进入黄河流域与东北地区交界处。月球回归赤纬到7月仍然维持在22.63°左右，与火星视赤纬同时对应两流域交界处；木星对应区到8月也移至同样区域，造成黄河流域北部地下岩浆充实而南部地下空虚。因此，南部发生了大震（当年8月1日，菏泽7.0级大震，35.4°N）。

1969年木星、天王星长期对应赤道（秋分点）地区，金星2—5月于珠江流域以南下合，火星于黄河流域与东北地区交界处冲日。其中，4—6月全对应于东北地区（该地区还有7月的水星下合后对应），7—8月只有视赤经对应黄河流域，视赤纬已对应东北地区以北区域。即中间的黄河流域为岩浆空虚地带。在火星单对应时，遇到了月球回归赤纬极偏北（7月28.46°）的情形。因此，大震发生在黄河流域北部同纬度的渤海（38.2°N）。

1990年前后，三大远地行星长期镜像对应东北地区，是太阳活动低谷期，同时也是大震活跃期。4月26日青海发生7.0级大震时，火星还在长江流域镜像区对应，距黄河流域冲日还早，8月底火星才进入冲日阶段、一直到次年3月离开。同1937年1月阿兰湖东大震一样，都属于震后冲日的例子，因此这些大震与之后发生的火星冲日现象无关。

2014年后最近的一次火星冲日将发生于2016年3—9月，在黄河流域镜像区冲日（视赤经仅比1937年多3°），见图1。冲日方位和时间与1937年非常相似（1937年火星于3—7月在长江流域北部、黄河流域中南部镜像区冲日）。2016年，月球回归赤纬从极低值开始升高，但仍比2014年的回归赤纬低，长江流域无大震；木星全年在秋分点附近，三大远地行星合成对应赤道（春分点附近），且该年还是1957年大震（黑龙江东宁西南7级、台湾花莲附近7.2级）后的59年周期震年。因此，黄河流域应该处于无大震期。

3.2 其它流域冲日期间的大震

火星冲日一般会持续几个月，并将对应1～2个流域。在上述黄河流域的31次大震中，由火星在其它 流 域 冲日（如2014年、2010年、2008年 等，见 表1）所引发的大震就有18 次，占61.29%，其中2 次（1937年阿兰湖东、1990年共和西南）是大震后冲日。严格地讲，这2次大震都不是发生在冲日期间的几个月之内，只是发生在冲日年内而已。以上事实说明，当火星冲日位置对应于黄河流域期间，则该流域不会有大震。

4 结论及讨论

火星冲日作为影响大地震的主要天文背景之一，由此所决定的黄河流域之无震期或有震期并不是绝对的，因为太阳系星体对大地震的影响有主次之分。除了太阳活动的影响之外（如黄河流域大震主要发生在7—8月，太阳活动极值年特别是谷年，是该流域大震活跃期），首先是月球回归赤纬对大震的影响；其次是火星冲日的影响，火星视赤纬、冲日位置等与黄河流域的大震有着密切关系，对应黄河流域冲日时，该流域就进入无震期，不易发生大震；再次，大地震还受其它行星对应等影响，并对无震期产生干扰，如木土会合（59年大会合周期）与合成周期（20年周期）以及远地行星的影响。上述诸因子综合作用，主宰着地震的发生规律。可见，从天文学角度揭示大地震的触发机制与地带性规律，有助于进一步系统地研究大地震与太阳系天体位置的关系，提高对地震发生机理的认识，进而为地震预测作出一定的贡献。

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