地球自转的动力来源来自哪里?为什么可以一直转?
俯仰君陪你解答科学问题
地球自形成之初就一直在自转,自转的源动力就是形成之初小行星的撞击。
地球是由小质量的岩石行星不断相互撞击汇聚形成的,就像滚雪球一样越滚越大,直到形成今天的地球的原型。
小行星在撞击地球时,其撞击方向并不是垂直于地表直接指向地心正面撞击。而是与地球表面有一定的夹角,这个撞击过程就给了地球自身一个切向的速度,使地球自转。
那么地球为什么可以一直自转呢?
我们都知道,一个运动的物体,如果想要让它停下来,就需要对它施加额外的与运动方向相反的力。
原始地球在小行星撞击下开始高速自转后,如果没有别的物体对它施加足够大的外力,那么它将一直自转下去。
月球的刹车作用
地球形成之初,自转速度极快。高速的自转使其地质活动剧烈,火山遍地。
直到月球出现(有人说月球是被地球捕获的,有人说月球是从地球分离出来的)。由于月球引力的潮汐作用,地球上的海洋会在月球引力下对地球的自转形成阻力。地球的自转就这样渐渐慢了下来,以后还会越来越慢。月球也渐渐远离地球。
这个作用相当缓慢,我们难以察觉。但在上亿年的时间尺度上,点滴作用累积起来的效果是相当可观的。史前的恐龙看到的月球比我们现在看到的月球更大,它们所经历的一天也比我们要少几个小时。
地球一直都在以高速自转,在赤道的自转速度大约是465米每秒,地球自转一周需要23.9344696小时,也就是一个地球日。地球和太阳系的其他行星一样,由于其形成的方式而自转,本质上是角动量守恒。
46亿年前,太阳系形成于氢云中,氢云中单个的原子,每一个粒子都有自己的动量。氢云的一个区域通过相互引力向内收缩。当这些原子在重力作用下相互粘在一起时,它们需要平均它们的动量。有可能会平均到0,但这几乎是不可能的,也就是说,会剩下一些。就像一个花样滑冰选手把胳膊缩进怀里后,会让自己旋转得更快一样,原始太阳系的平均粒子动量开始使它旋转得越来越快。
随着太阳系旋转得越来越快,它逐渐变平,形成一个巨大的旋转吸积盘。太阳在这个圆盘中心形成的,而太阳系中的其它物质都在更远的地方聚集在一起形成了行星、小行星、卫星和彗星。
地球是由环绕新生太阳圆盘旋转的气体和尘埃组成的,在这个旋转的圆盘中,灰尘和岩石碎片逐渐因为引力粘在一起形成了地球。地球从太阳系自身的整体运动中继承了自转,即组成地球所有粒子的角动量共同导致了地球的自转,在没有任何外力阻止时,惯性使地球旋转了数十亿年。
在遥远的过去,一个大约有火星那么大的物体曾经与地球相撞,这次碰撞发生在太阳系形成后的三千万到五千万年间。由此产生的撞击减缓了地球的自转,并从行星表面喷射出大量物质形成月球。在这次碰撞之前,地球的自转速度要快得多,一地球日只有6个小时左右。此外,月球的引力以一种非常轻微的方式在使地球的自转减速,2016年发表在Proceedings of the Royal Society A上的一篇关于古代日食的分析显示,地球自转速度在一个世纪内减慢了1.78毫秒。
角动量守恒
如果我们仔细观测,在宇宙中自转的天体一抓一大把,目前来看,我所知道的可能黑洞是可以不转的,不过好像好没有观测到不转的黑洞。(如果是我消息滞后了,请大佬进行补充。)
那为什么天体都会转呢?
按照目前的主流***说,也就是星云***说,恒星是由宇宙中的分子云的引力塌缩,在引力的作用下逐渐形成的。
这个过程大概是这样的,分子云不断地往一个质点聚集,形成恒星胚胎。但是其实我们要知道的是,在形成过程中发,分子云往一点聚集时,是有动能的,在整个的过程中,分子云会相互碰撞,但整体是有一个角动量的,这其实也就是自转的原初动力。而其他的行星的形成也是类似的情况,唯一的区别是恒星由于自身质量巨大,最终点亮了核聚变反应。
那为什么天体都会一直转呢?
其实在宇宙中存在这许许多多的守恒定律,我们有能量守恒,质量守恒等等,还存在一款我们不提起的守恒,那就是角动量守恒。其实也很好理解这个守恒律,说白了,就是如果你转起来,只要没有外力干扰,你就可以一直转。
这种情况在花样滑冰场上其实是比较常见的,滑冰场上摩擦力的消耗相对较低,所以,一个运动转起来后,可以通过控制自己的形体,然后达到不同的绕转速度。
来掺和一下,
说静止是相对的,运动是绝对的,我们的思想是动的,那么不管对错,真理谬论,都是成立的。
地球对我们来说是静止的,事实上我们感觉不到它的自传的运动,相反,站在大地上,我们更感觉到踏实。看星空视频看多了,认为星球在运动,实际上是我们的思想感觉在动。如果没有这些,我们并不认为地球在动,大地在动。
如果地球不动,或者认为认为地球不动,是静止的,从人类的立场上看,地球确实没动。不动,就是以地球为中心,地球中心说呀,那么是别的星球在动,宇宙在运动。实际上,身体和思想对宇宙运动会是不同的观点。因为身体和思想就本身不是同速的。
如果认为星球在自传,星系在转动运动。我有不同的认为。
认为,所有的星球都是不动的,这么大的家伙,质量体积如此庞大,那得多少的能量,这是不现实的,那么,如果星球不动,星球之间距离的变化,是什么?什么是运动者呢?
时空!是时间在动我们最不能改变的就是时间了。时间是所有速度的最终解释。时间引动空间,空间决定物质,影响星球,变换距离,从我们的视角看做是所有的都在运动,从另外的角度是所有的星球都是静止的,是时空在汐动。星系之间的内外关系,有着明显的静动差距就是星系有屏障的原因,这屏障就是时空了,时空也有浓度的级别,就会有不同的结果,星系内星球的运动变化,更是时空更加稀释,甚至时间和空间都明显的分离,所以认为星球都是不动的,那个星球靠近了,它站着,是风把它吹来的。是空间产生了变化。
我们是***的,因为我们在动,或者认为自己在运动,因为我们是渺小的,向往自由。其实,若是无限扩大或缩小,我们就是一个个星球,那么我们真的是动的呢么?是身体在运动还是思想在运动?
哎!唉!是一根汗毛在运动!
“天行健”,地球等一切天体似乎永远都不知疲倦的运转。
地球绕着太阳转一圈是365.256天(一年),称为公转,所以有了春夏秋冬;地球绕着自己的自转轴转一圈就是一天(23时56分4秒),因此有了白天黑夜;地球自转方向是由西向东,于是有了太阳的东升西落。
地球在40亿年前的自转是6小时/天,在一颗火星大小的小行星重重撞击后,速度逐渐减弱,形成现在的约24小时/天,而那颗小行星与地球撞击后的碎片在近亿年后形成了现在的月球。当然月球也是有自转的。
于是有人就会问:地球等天体的自转动力来源于哪里?为什么能一直转?
人类在出现文明后就已对这个问题进行研究,从17世纪到现在可以说是众说纷纭:比如角动量说,太阳带动说,重力不对称说,月球潮汐力说、暗能量…
- 角动量守恒。角动量守恒是由开普勒在1609年提出的“开普勒定律”推导出的数学公式,用以解释地球等天体的运转规律,这是太阳系的原始星云中产生的。在这种原始力作用下,各星球一开始就会自转,表达式为:ΔL=M·Δt;
- 太阳引力牵引。太阳的质量是整个太阳系的99.99%,它巨大的质量自然会形成巨大引力,就是牛顿在1687年发现的万有引力,这个引力让地球等其它星球都绕着太阳运转。地球受到公转影响,也慢慢的开始了自转。但这应该主要是地球公转的原因;
- 地球重力不对称。地球并不是个正圆球体,而是个椭圆体,而它自转轴和公转的黄道面角度存在23⁰的偏差,这让它的重力不对称,于是重力偏向一侧,于是形成了自转;
- 暗能量和太阳引力等多重力。宇宙中的暗能量占了宇宙质量的69%,它遍布宇宙空间,并且一直是运动的,宇宙中所有天体都在受到它的无形作用力。地球就是在暗能量和太阳引力等多重作用力下,被带动自转。
地球自转的原因都是物理学上的猜测,而宇宙中一切都是运作不息的,每个星体或天体都会受到宇宙各种力的作用,各星体为了平衡就形成了不同的自转或公转。
美国国立研究所长期观测发现地球自转速度从1999年开始加快,地球速度变快的直接原因,就是人类发射的人造卫星,因为人造卫星都是利用地球的自转。
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