第八章 关于大陆移动和地极漂移的基本问题

大陆移动和地极漂移这两个词，在以前的文献中往往用在十分不同的意义上，而关于它们的相互关系是不明确的，这一点只能通过精确的定义加以澄清。作出定义也是为真正清楚地了解在这两个词中包含的问题所必须的。大陆移动论的阐述完全是指相对的大陆移动，亦即指地壳某些部份相对

于某一任意选定部份的移动。在图 4 的复原图中表示的，是各大陆相对非洲的移动，因而在所有复原图中，非洲都画在相同的位置上。所以选择非洲作为基准大陆，因为它是当时原始大陆地块的核心。如果观察对象只局限于地表的某一部份，那么自然要把坐标系移到这个部份中一个较狭窄的地区上， 然后把这个基准地区定为不变位置。它的选择纯粹是一个实用的问题。由于最近实行的对地理经度变化的监测，也许将来会过渡到将整个地球上的大陆移动相对于格林威治天文台来表示。

为了摆脱选择坐标系的任意性，也许应该定义为均衡的大陆移动，它可以相对于地表整体来确定，而不仅相对于地表的某一部份。但是这种测定实际上是极其困难的，一时不能考虑。

重要的是要认清我们使用非洲作为坐标系是完全任意的。例如当摩伦格拉夫[在 228 中]着重指出大西洋中脊，表明非洲从那里向东漂移，那么我不能承认这和大陆移动论有任何矛盾。与非洲相比，美洲和大西洋中脊向西移动，并且前者的速度约为后者的一倍；与大西洋中脊相比，美洲向西而非洲以大约相同的速度向东移动；而与美洲相比，则大西洋中脊以及非洲都向东移动，后者比前者快一倍。由于运动的相对性，所有三种说法都是等同的。但是我们一旦选定了非洲为坐标系，那么我们按照定义就不能说这个大陆运动了。上面已经说过，这种选择不能说对地球的各别部份，而至多只能说对整个地球表面是最实用的。

这样定义的大陆移动，还丝毫没有说明对地极或者基底的位置变化。就认为把后面两个概念与大陆移动概念分开是重要的。

地极漂移是一个地质学概念。因为地质学家只接触到地壳的最上层部份，而地极以前的位置只能依据气候证据化石来判断，后者又是取自地表的， 所以我们必须把地极漂移定义为地极在地表的漂移，也就是作为纬度圈系统相对于整个地表的转动，或者也可以说是整个地表相对于纬度圈系统的转动。由于所有运动的相对性，两者结果是相同的。这种转动，当然必须围绕一个与地球自转轴偏离的轴进行才能起作用。此时地球内部反应如何，它相对纬度圈系统，或地球表面稳定，或者第三种也是可能的情况，即相对于两者转动，这个问题在该定义中是完全涉及不到的。但弄清这个问题却是需要的。在这个意义上的地表地极漂移，对于古老的时代只能通过气候证据化石来证实。地球物理学并不能对其存在或者可能性作出判断。

当然，测定这个定义上的地极漂移，由于同时出现的大陆移动而有困难。如果没有大陆的移动，那么就可以从气候证据化石推出的情况，直接比较地极的相互位置，按说这样不难得到地极漂移的方向和幅度。但是如果在两个考察时间之间这一段时期发生了大陆移动，那么我们固然也可以在两张考虑到按大陆移动设计的世界复原地图上，依据气候证据找出这两个时间的地极位置，但会出现一个有意思的困难，就是我们不知道应把时间 2 时原来那个

“未经变动的”，即与时间 1 时一致的地极定在什么位置上，因为我们要从

这个位置出发才能计算地极漂移的幅度和方向。

大概可以这样进行：我们先设想一个时间 1 时在当时地球表面上固定的

网络，那么它在时间 2 时由于大陆移动显得有些变形。现在我们找一个与已

变形的网络尽可能地接近的网络①，那么它的两极就是时间 2 时的两个“未经

变化的”极，而与由气候证据化石导出的真正的时间 2 时的两极作比较，就

能得出时间 1 和 2 之间地极漂移的幅度。

这是绝对的地表地极漂移。由于上述困难，还没有人尝试过作这种测定， 而总是满足于给出相对的地表地极漂移，也就是相对于一个任意选定的大陆来对它进行测定。柯本和我[151]在此还是用了非洲大陆，也就是描述了相对于非洲的地极漂移。如果选择另一个大陆作为基准大陆，当然地极漂移就会变成完全另外的样子。只是如果没有大陆移动的话，那么不管如何选择总是得到相同的地极漂移，那就是绝对的漂移。相对地极漂移因大陆移动，使得随基准大陆的选择而会得出多么不相同的结果，可以从图 38 中看出，图中示出自白垩纪以来的同一地极漂移，右方是以非洲为基准的，左方则以南美洲为基准。

今天的地极漂移，按最近国际纬度站的观测导出的结果，也只能相对于地球表面。我们关于地球地极漂移知识发展的一个里程碑，是不久前成功地导出了今天在继续进行着的这种地极漂移，直至当时总是只能确定地极围绕其不变的平均位置所作的周期性摆动。1915 年，瓦纳赫首先推导出这个平均位置的迁移，但由于当时的幅度还很小而不能认为是确实可靠的①。第一个肯定无疑的数字证明是兰伯特在 1922 年提出的，不久前瓦纳赫[208]基于纬度站 1900，0—1925，9 的观测，重新推导了地极漂移。我们在图 39 中引载瓦纳赫的图之一，其中很好地显示出漂移的规模。如所周知，地极的全部运动是转动极围绕惯性极进行的近似圆形的运动，其半径有时较大有时较小。为了使图一目了然，瓦纳赫只画入了整个地极运动的三个片段，即半径特别小的 1900，0—1901，2，很大半径的 1909，9—1911，1 以及又是小半径的 1924， 7—1925，9。地球的惯性极永远是上述现象的中心点，并通过均值计算求出， 它是沿着在图的中心画出的一条斜短线移动的。它的年运动距离，即今天的年地极漂移，为 14±2 厘米或者每百万年 140 公里（1.3°），这个值大于从地质证据推导出的中生代地极漂移，但却小于第三纪的。如果速度和方向均保持不变，则北极可在 2，300 万年内达到格陵兰的南端。

这种现在的地极漂移，在概念上并不相当于以某单个大陆为基准的相对地极漂移，而更多地，虽然不是完全地，相当于以整个地表为基准的绝对地极漂移；因为纬度站是分布在全球各地的。但还是要注意到，严格说来，为推导绝对地极漂移，必须从地球表面所有的点出发作地极高度测量，因而国际纬度局只能给我们提供绝对地极漂移的近似值。只有当纬度局台站彼此的相对位置不因大陆移动而变化时，地极漂移值才是准确的。但实际上位置是在变化，这一点看来从舒曼[220]强调的情况可以得出，那就是在推导地极轨

① 我们在此无需深入研讨其数学条件。

① 我在 1912 年就已在《彼得曼通报》（309 页）中指出，如果极其敏锐地注意对称形式，就能辨认出地极轨迹曲线中心点的系统迁移。

迹中出现的余数误差，由于其系统的性质不能解释为观测误差，但是它的起因并不是一目了然的。

我认为十分重要的是，上述的地极漂移应定义为地表的漂移，这样来把它是由于地壳在其基底之上移动还是由于内部轴线迁移产生的这个争议问题，与确定其现实性区别开。在以往的文献中却并非如此，造成的后果是模糊和混乱。以往，地极漂移一直是由地质学家经验地证实的（或者今天的地极漂移是由大地测量学家根据纬度测定推导的），某些地球物理学家从理论原因出发，对这种漂移的可能性提出异议，第三类学者则提出折衷建议，即认为它不表现在内部轴线迁移而仅在于壳层在其基底上旋转。为了摆脱模糊不清的状况，需要建立一个较为严格的概念，第一步是我们把地极漂移定义为地球表面的；这种地球表面的地极漂移对古代地质以及现代均已证实，因而讨论它存在的可能性已没有意义。

我们想把地壳漂移和地壳旋转理解为地壳相对于其基底的运动。地壳这个词的含义就是地球内部的对立面，因而这个定义是理所当然的。我们已从多方面掌握了这种基底上地壳漂移的迹象，但这些迹象只足以判断移动的方向，却不能判断其大小。

首先，我们掌握了整个地壳旋转的大量迹象，这种旋转是指向西方的， 也就是围绕着一个与地球转动轴一致的轴线进行的。在此范围内的，还有小地块相对于大地块向西滞留这个现象，如亚洲东部的边缘环带、西印度群岛、合恩角和格雷厄姆地之间的南安的列斯岛弧，还有大陆尖端的向东弯转如巽他群岛和佛罗里达陆棚地区、格陵兰和火地岛的南端、格雷厄姆地的北端， 还有锡兰的断离，马达加斯加从非洲、新西兰从澳大利亚的东移；此外还要提到的是安第斯山脉的推挤。所有这些现象，虽然目前都包括在大陆移动概念中；但是它们证实了大陆地块相对于紧靠它们的大洋盆硅镁质所作的西向系统移动，从而表明大陆地块可能也相对于在它们之下的硅镁层向西移动。因为这些迹象出现在全球各部份，从而成为整个地壳向西旋转的证据。实际上，今天的地球物理学反复地使用着这个观念。

另一方面某些现象也证实了局部地壳漂移的存在，即指向赤道方向的漂移。由于影响到大陆地块的极逸离力的存在，从理论上就已经应该期待存在这样一种运动。从阿特拉斯山脉到喜马拉雅山脉的第三纪巨大褶皱系，证实了指向当时赤道的推挤，这种推挤只能由于地壳在其基底之上漂移而产生。所有这些都是间接的迹象。重力分布提供了一个地壳在其基底上漂移的

较为直接的证明，对此我们要稍为深入一些加以讨论。

我们在图 40 中转引柯斯马特[38]拟定的中欧重力干扰图。实际观测重力值如通常那样作了还原，即相当于把地球上的所有地形全部削平至海平面， 并从海平面进行测量，也就是说除了还原到海平面外，还要把在此之上的质量所造成的影响从最后结果中减去。然后把经过这样还原的观测值，与对相应地理纬度适用的重力正常值相比较，并将两者的差值（即重力异常）表示在图中。它直接向我们显示出山脉之下的质量亏缺，这种亏缺通过山脉本身而补偿至接近均衡。“在此只能得出某些地球物理学家和海姆已经表达过的观念，即并非因松散造成亏缺，而是由于褶皱使地壳上层较轻部份极度变厚， 并且这个肿胀体在其形成时沉入塑性的基底。褶皱山系不仅向上生长，而且由于本身的重量也向深部生长：正如海姆对此所表述的那样，与褶皱升起相对应的是更大幅度的褶皱下沉。”也就是说，我们可以在图中看到硅铝层底

部也有正好相近似的形状；在重力异常达到最大值的阿尔卑斯山脉之下，硅铝层底部也沉入硅镁层最深。

但是我们这里要做的是仔细比较这种地下的物质肿胀与山脉的相对位置，为了进行比较，我们请求读者手持一本地图册，这样就会很容易看出， 重力亏缺是在系统地向东北方向移动。

于是这个引人注意的事实说明，地下的质量肿胀全都程度不同地向东北倾倒，并不可逆转。但是这肯定表明欧洲大陆地块相对于其下的硅镁层向西南方向运动，在这个过程中，它在硅镁层中的向下伸出部分因摩擦而被拉住。如果我们掌握全球的这类重力干扰地图，那么我们无论如何在有年轻的地块增厚的所有各处，都能确定相对位于其底下的硅镁层的运动方向。这看来正是确定地壳漂移的唯一直接方法。对欧洲来说，这种漂移是向西南方向的， 亦即有一个向西而可能与整个地壳向西转动相对应的分量，以及一个向南而与地壳向赤道漂移的分量。

我们现在尝试来回答地表地极漂移，是否能由于地壳在其基底上移动而产生这个问题。

在这个过程中，显然只能涉及整体的地壳转动，并且围绕一个与旋转轴大为偏离的轴线。但是观测结果却表明这样的整体地壳转动只能是向西的， 也就是围绕着旋转轴；应该认为，围绕着基本不同的轴线进行的整体地壳转动，按说同样必然会从地球表面的面貌中反映出来。也就是说，观测结果并没有显示出这种解答的正确性。那么理论上又怎样呢？指向赤道的分地壳漂移以及西向的总地壳漂移，也就正好是那两种经验表明的运动，都可以得到理论上的支持，即通过地极逸离力以及通过潮汐和岁差力。但是对于本应围绕与自转轴完全偏离的轴线进行的总地壳转动，则显然不可能从理论上得到解释。某些作者提出可以用总地壳转动来解释地极漂移，那只是一种好意的折衷建议，却既得不到经验方面也得不到理论方面的任何支持。因此我觉得它符合实际的可能性是甚微的。但是如果说这个解决办法不能用，那么对地表地极漂移的解释，就唯有内部轴线移位了。

轴线移位这个词，使人首先想到的是轴线在包围其整个长度的介质中的位置变动。因此，我们也只想在这个意义上使用这个词。这里，我们还可以区别开在地球体内的内部轴线移位和相对于宇宙的天文轴线移位。目前我们只想谈论前者。

人们既可以从理论的角度也可以象下文将要指出的从经验的角度，着手探讨业经证实的地表地极漂移，是否由于内部轴线移位而造成的这个问题。至于说到理论方面，很多作者总是反复断言，内部轴线移位要达到所需的幅度是不可能的。为了证明这一点，兰伯特和许韦达等人计算出，即使亚洲的移动为 45 纬度也只造成地球主惯性轴移位 1—2°。自然，如此有名的地球物理学家所作的论断和计算，在地质学家中会造成强烈的印象，他们没有能力审查和判断这些计算的前提。从而使这些论断导致了可悲的混乱状况，我认为消除这种状况是理论地球物理学家的一项迫切义务。

甚至如此杰出的理论家如开尔文、鲁茨基、夏帕勒里的判断也使人迷惑不解。开尔文写道[212]：“我们不仅可以允许，而且甚至断言，极为可能的是任何时候都非常接近的最大惯性的轴和自转轴，在古老的时代会距离它们现在的地理位置很远，而且逐步地移位了 10、20、30、40 度或者更多。但在

这过程中，任何时候都没有出现过可以感觉到的突然的中断，包括水面的和陆地的。”鲁茨基也涉及完全相同的内容[15]：“如果古生物学家一旦深信在过去一个地质时代中，气候带的分布表明自转轴和现在的完全不同，则地球物理学家不得不接受这一假设。”

夏帕勒里[211]在一篇不那么为人熟知的文章中，更为深入地探讨了这个问题。柯本[200]摘录了他的思路中的一段。在那里他讨论了三种情况，一种是完全刚体的地球，一种是完全流体的地球；第三种则当作用力在某一界值以下时表现为刚体，而超过这个界值时则开始流动。他得出的结果是在第二、三两种情况下，轴线移位的可能性不受限制。

但是为什么其它作者如此严厉地拒绝内部轴线移位呢？对此的简单答案是：因为他们立足于不正确的前提，即在这些过程中，地球的赤道扁平隆起保持着不变的位置！所有对内部轴线移位的否定，都从这个不仅没有根据而且肯定不可靠的前提出发。

如果我们立足于这个前提，那么用不着计算也会清楚，地球的主惯性轴从而还有自转轴就是一举永远固定的。地球的赤道半径比地极处的半径长 21 公里。因此赤道的物质肿胀具有极其巨大的质量，它环绕着地球赤道，并因此赋予地轴的转动惯量要比属于地球赤道直径的转动惯量大很多。即使最大的地质变化所造成的质量分布变化，与这种扁平隆起比较起来也只能是极其微小的。那么如果后者保持不变，就是不计算也会看到地球主惯性轴只能作极其微小幅度的变化，而自转轴就必然永远保留在主惯性轴附近。

但是我不得不承认，我难于理解人们今天怎么会一本正经地假设赤道的扁平隆起要保持位置不变，似乎地球是一个绝对的刚体。均衡补偿运动和相对大陆移动的出现，足够证明地球具有有限程度的流动性，而如果情况确实如此，则赤道的扁平隆起也必然能够改变方向。我们只需要把兰伯特和许韦达的观察继续进行下去：我们假设惯性极（扁平隆起没有变化）由于地质活动过程而移动了微小的幅度 x，自转极必须随之移动，那么地球现在要围绕一个与以前的轴少量偏离的轴自转，其后果必然是赤道隆起的方向变化。这种方向变化由于地球内部的粘性而进行缓慢，它也有可能并不完全完成，而是提前停止下来。关于后者，我们毫无所知。作为粗略的近似，我们无疑必须假设虽然要经过很长时间，方向仍会完全改变过来；但是如果完全改变了， 我们又回复到地质变化开始后的相同状态：地质原因再次起作用，并再把主惯性极在相同方向上移动一段 x，如此任意循环往复。我们现在得到的不是一次性地以幅度 x 的移位，而是一个不断进展的移位，其速度一方面由起始移位 x 的大小，另一方面也由地球内部的粘性决定，它在地质因素的作用消失之前不会停止。如果这个因素，例如表现为在中纬度的某个地方增加了一个质量 m，那么轴线移位只有当这个增加的质量移到赤道处，或者更正确地说当赤道移到这个质量处时才会停止。

当然这个问题还有待于深入的数学论述。但是我认为上述初步考察，已足以表明假设扁平隆起永恒不变是犯了一个根本的错误，使得我们面临的问题完全被曲解。我觉得没有丝毫理由怀疑，在漫长的地质时代进程中，存在着虽然缓慢但却是很大幅度的内部轴线移位的可能性和现实性。但是非常希望不久将会从理论方面抓住可靠的起点，着手探讨这个问题；当然这种研讨不会象永恒不变的刚体扁平隆起那么简单。

但是如象已经提到过的，也可以用经验的方法判明轴线移位是否可以造

成地表的地极漂移。当然这里能够采用的方法是间接的，因而是不甚可靠的。但是值得指出的是，只要它们适宜于作出判断，则都显示出内部轴线移位的现实性。

首先要提醒注意附图 40 和由此导出的欧洲在其基底上的西南向地壳漂移。因为被拖向东北的欧洲山系造成的硅铝层肿胀，主要在第三纪过程中被挤向下方，我们大概可以假设西南向的欧洲地壳漂移，也大概自第三纪开始时就已在进行。但是在第三纪的过程中，欧洲的地理纬度增加了约 40°，北极向欧洲移近了同样的幅度，而同时欧洲又相对于其基底向赤道移动！这显然只有当进行了内部轴线移位，并且其幅度甚至稍为超过对地球表面计算出的幅度时才有可能。避开这个结论的唯一可能，恐怕只有假设在欧洲范围中， 重力亏缺向东北方向移位的时间从第四纪才开始，而第三纪时重力亏缺整个地位于山系的东南。这也许不是完全不可能的，但是我却觉得或然性不大①。

此外还有另外一个经验的检查办法，那就是借助于海侵的交替。

内部的轴线移位，由于地球的椭圆形状和它对新轴线位置的延缓适应—

—海洋是立即跟随的，必然和系统的海侵交替相联系，这一点已经有很多作者表示过，如赖比许、克赖希高尔、森珀、海尔、柯本等。图 41 对此作如下阐述：因为赤道肿胀而改变方向时，海洋立即适应这种变化，但地球体却不会立即适应，所以在漂移着的地极前面的象限内出现海退增多或者升出水面，在其后的象限内则海侵或淹没陆地。由于地球的赤道半径比地极处半径大 21，000 米，那么石炭纪至第四纪约 60°的地极漂移，如果伴随着同样规模的内部轴线移位，就必然要使斯匹次卑尔根升起约 20 公里，非洲中部则沉入海平面下相近的幅度，前提是这时地球维持了它的形状。当然实际上并不可能如此，因为大规模轴线移位的可能性，正是基于地球连续地改变方向。但是它在适应过程中要落后于立即适应的海平面，幅度为百米数量级，这些都必然要表现在海侵的交替中。

虽然是初步的研究，我仍按两种方法尝试过使用海侵交替的经验资料来回答这个问题，要预先指出，看来这两种方法结合着地极漂移证实了内部轴线移位的存在。

有一种检验方法的内容是，比较泥盆纪和二叠纪之间的海侵交替和与此同时进行的地极漂移。严格地说当然应该用真实的地极漂移；但是在这里使用以非洲为基准的相对地极漂移与前者不会有很大偏离。最无把握之处在于各个不同时期海侵海的位置和大小的确定是很不准确的。

如果按照通常的，例如柯斯马特或瓦根的古地理论述，把泥盆纪早期和石炭纪早期两个时间的海侵海岸线填入复原的石炭纪世界地图，就会得出图42 所显示的这个期间沉入和升出水面的地区（不要和当时露于水面上和淹没

① 斯托布在他关于阿尔卑斯山脉的巨著中写道[18；215 中也类似]：“欧洲和非洲一起向北漂移。欧洲自二叠纪时逸离非洲，但非洲这个庞然大物在第三纪中期又赶上了小小的欧洲，把当时欧洲和非洲之间的海洋挤出海面成为巨大的山系，并把它继续推向北方。大陆的移动为 非洲纬度 50 度，欧洲约 30—40 度。” 把欧洲的纬度变化称之为大陆移动，是一种严重的概念混乱。后果是造成对这个过程的一个没有根据的、极可能是错误的物理观念，它包含两个假设：1.欧洲和非洲在其基底上移动了上述幅度（欧洲的地壳向北漂移，为重力分布所否定），2.没有发生过地球的内部轴线移位（系统的海侵交替使这一点显得不可能）。这个例子表明——还可以补充许多其它的例子——在当今研讨这些问题时，严格的定义概念多么重要。

于水面下的地区相混淆）。但是在这个时间，南极从南极洲移向南部非洲①， 因而南美洲落在漂移着的地极“前方”的象限内。相反北极则移离北美洲。于是我们看到下述规则得到证实：地极的前方为海退，地极之后为海侵。

此后，即从石炭纪早期至二叠纪晚期，地极完全改变了漂移方向：南极从非洲南部移向澳大利亚，北极则再次靠近北美洲。在这个期间升出水面和沉入水下的地区填入了图 43，可以看到上述规则再次得到证实，而且表现得更为明显，因为在北美洲和南美洲的情况都正好倒转。

这些结果看来表明了泥盆纪至二叠纪的地极漂移，确实是和地球内部的地轴移位相联系的。

当然我不想不提一下这个情况，就是虽然也尝试过对其它地球历史时代继续作这种检验，却至今没有得到明确的结果。可是地球历史中紧接着的几个时代中，地极漂移甚为微小，看来仅仅由于这个原因就已不适合作类似检验。第三纪时期虽有大幅度和迅速的地极漂移，我却至今未能取得明确的结果。可能因为我所使用的相对地极漂移方法，在这里已不足以解决问题，而研究工作必须基于均衡的地极漂移。但最大的困难无疑在于第三纪各世的海侵海填图工作进行得很差，甚至还完全没有填图，而这一时期由于变化很快， 是至关紧要的。我估计，并且考虑到下面将要讨论的内容，这正是在这个时期直至目前没有得出清楚概念的原因。

第二个检验方法在于并不观察一个限定时期中的整个地球表面，而只观察整个地球历史时期中（对我们来说自石炭纪起）地球表面一个特定的研究得较好部分的情况，并比较其中它的纬度变化和海侵交替的关系。因为如果“在地极前面为海退，之后为海侵”这条规律适用，则每一次纬度升高必然和海退、纬度降低和海侵相联系。我用了最熟悉的大陆即欧洲作试验。对于纬度变化，我们可以用柯本—魏根纳[151]书中对莱比锡推导出的数字（均为北纬）：

即纬度从石炭纪至三叠纪升高，此后至始新世降低，从这时至第四纪再次升高。莱比锡可能在中第四纪才达到最高纬度。

另一方面，地质学教导我们，从石炭纪直至侏罗纪开始时，欧洲呈现普

① 插图是基于我早期对地极位置的初步观察设计的。在柯本—魏根纳合著的《地质早期的气候》[151]一书中，从比较完整的资料基础上推导出来的地极位置则稍有不同，但是其差别没有大到妨碍我们作出结论。因此不拟修改两幅插图。

遍的海退；接着却开始了大规模的海侵，造成了侏罗纪海和白垩纪海，并直至始新世都使欧洲的大部分为海水淹没。此后又开始了明显的海退，使得欧洲全部露出水面。就是最后自第四纪起的微弱纬度下降，似乎仍然对应着某种程度的海侵现象。总之这条规律，大体上仍然是很符合实际情况的。这一点显得特别重要，因为欧洲是研究得最深入的大陆。即从这个样板看，也表明地极漂移确实也和地球内部的地轴移位相联系。

最后我们还想简短地涉及一个问题，就是地轴是否也经历着和经历过天文的变位，即相对于恒星系的摆动。

天文学知道这种摆动现在是存在的。人们最早知道的是岁差运动，它导致地极以 26，000 年周期围绕黄道运动，而同时并不改变地轴对地球轨道的倾斜，即黄道的斜角。此外还有章动，由于其幅度小在此可以略去。但是扰动计算还表明黄道斜角也作接近周期性的摆动，振幅为几度，周期约为 40， 000 年。这种摆动虽然小，在第四纪过程中结合着相应的近日点长度及轨道偏心距的变化，却在形成冰期和间冰期的交替中起着决定性的作用。

我们可以设想黄道斜角的这些摆动贯穿于整个地球历史过程，并类似在第四纪时那样对气候起作用。如果说，人们最近在二叠石炭纪冰期中发现了冰川反复交替前进和后退的痕迹，而且看来通过进一步的研究还会有更多的发现，那么很可能在这些痕迹形成时，黄道斜角的这种周期性摆动也曾具有与第四纪时相应摆动类似的决定性影响。也已经有人表示过这样一种推测，即沉积活动看来显然是周期性的变化，与黄道斜角的这种摆动是联系着的。但黄道斜角如上述周期性地围绕着一个平均值而反复摆动，关于这个平

均值，在地球历史过程中是否经历过较大的变化这个问题，天文摄动计算无法给我们提供任何情况。原因有二，其一是作摄动计算时要包括太阳系所有行星的质量，这些质量现在已知的只到某一准确程度，因此把这种计算扩展到地质时期（除了最年轻的第四纪之外）是徒劳的；其二是地球并不象作摄动计算时所假设的那样是刚体，而可以作流体运动，进行大陆移动、地壳漂移，也许还有内部轴线移位，所有这些性质都必然会对结果有很大影响，但目前却不可能在计算中加以考虑，也就是说我们不能从这方面得到进一步的情况。

但是我愿意提请注意一个地质气候上在这方面有重大意义的特征。二叠石炭纪时，当时位于冈瓦纳古陆上的南极地区履盖着至少和现在的发育程度相等的大陆冰川。在此以后的时期，从三叠纪、侏罗纪、白垩纪一直到第三纪早期，则在地球上任何地方都没有发现大陆冰川的可靠痕迹，虽然大多数情况下，至少有一个极位于陆地上或者肯定在陆地附近，从而并不缺乏生成大陆冰川的机会。而同时却看到植物和动物界惊人地迫近两极。直到第三纪的过程中才在北极处形成新的大陆冰体，并在第四纪时达到其最大的伸延。极地气候的这种波动，很容易通过下述假设得到解释， 那就是黄道斜角以40，000 年的周期围绕其反复摆动的平均值，在地球历史过程中也经历了大幅度的变动，并且是黄道斜角在有大陆冰川的时期小，而在无冰川并且有机界前进得远的时期则大。

黄道斜角的这种变化，对地球气候系统的作用其实并不难理解。只需要想一下年气温波动主要取决于黄道斜角就可明了。当它为零，即地球自转轴垂直于地球轨道时，则在轨道偏心率小的情况下，年波动可以说完全消失， 那么地球上各处全年的温度都是恒定的，现在只有在热带才是这样。在极地，

则全年均为那里很低的平均温度所支配；虽然冬季会比现在暖和，但温度却总是在冰点以下。夏季则与此没有区别。因为整年均不存在生长期，植物生长是完全不可能的。植物界于是将远离两极，陆地动物也不得不随之而去。此外整年降水均以雪的形式出现，并且不能融化，因为既没有夏季的温暖， 也就不会有融化期。它只能堆积起来从而造成大陆冰川覆盖整个陆地。

另一方面如果黄道斜角比今天大得多，则极地的年温度波动也大幅度增长。那里的夏季会热得多，因此，植物和随之而来的陆地动物界，就可以一直进至靠近并包括两极的整个地区定居，甚至高杆的乔木也可能在那里生长

（如果最热月份的平均气温超过+10℃的话），因为象西伯利亚的事实所表明的那样，某些种属能够越过寒冬。夏季的降水作为雨降落下来，而作为雪降下来的冬季降水，会毫无困难地因夏季的温度而融化，因而象西伯利亚那样， 即使年平均气温低，却仍不能形成大陆冰川。但是这时也会使极地的年平均气温提高，虽然只是少量的，因为夏季较强的辐射吸收不能为冬季较大的辐射放出所完全补偿；原因是一旦太阳在地平线以下，那么它再低多少，对于辐射的收支就是无所谓的了。这样就必然会从这些时期陆地植物和动物的气候证据中，得到两极和赤道间气候差异缩小的印象。

对地球历史过程中这种极地气候波动的上述古气候证据，自然还需要进一步研究。但要注意，对于这些波动还会找到其它的原因。不过目前我觉得它们不可能是现实的，而且这些波动能通过黄道斜角的变化得到最好的解释。这样它们预示着，除了现在已知的天文上的地球自转轴变化外，还发生过其它天文学计算尚未包括进去的变化。