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  1. 地球自转的动力来源来自哪里?为什么可以一直转?

地球自转的动力来源来自哪里?为什么可以一直转?

  在宇宙没有绝对静止的物体,受到各种外力的大质量的天体为了保持自身运动的平衡性必然依靠自转来维系平衡性。小质量的粒子由于运动的速度极快,也必须依靠自转来维系自身运动的平衡。这一点可以参考陀螺的运动原理,自转的物体在运动中对外力的耐受性较高。

物理里面有个 角动量守恒定律 。即一个转动物体。如果不受外力矩作用,它的角动量就不会因物体形状的变化而变化。形成太阳系的原始星云原来就带有角动量,在形成太阳和行星系统之后,它的角动量不会损失,但必然发生重新分布,各个星体在漫长的积聚物质的过程中分别从原始星云中得到了一定的角动量。由于角动量守恒,各行星在收缩过程中转速也将越来越快。地球也不例外,它所获得的角动量主要分配在地球绕太阳的公转,地月系统的相互绕转和地球的自转中,这就是地球自转的由来。

***如地球停止转动,将会对生命产生毁灭性影响。地球上的一切包括人类,将仍保持之前的速度以高达1670公里的时速继续运动,变成超音速***。同时,地球的磁场将不复存在,生命将暴露于致命剂量的电离辐射中。

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  由于地球存在自转,赤道转得最快,受到的离心力最大,地壳被「甩」得向外突出,形成椭球体,海洋也因此在赤道处受到限制。如果自转停止,地球将从椭圆球体成为一个近乎完美的球体。在完美的球体地球上,世界上的海洋将会重新分佈,许多地区将被大水淹没。

  如果地球停止自转,强风速度很快,接近于核弹爆炸瞬间,形成空前等级的全球风暴,将地表一切卷起,带上天空。单就强风与地球的摩擦力就足以引起大火和可怕的剥离。强风可摧毁途中一切。

  如果地球停止自转,这个世界将会有半年白天半年黑夜。

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地球大约在45亿年前形成,从形成那一天起,地球就开始自转和公转。直到现在,地球还在一直转动。那么,地球转动的动力源是什么呢?地球在未来会停止转动吗?地球是不是永动机呢?

了解地球能够不断转动的原因,需要追溯到地球乃至整个太阳系的起源。最初的太阳系没有太阳,也没有各大行星和卫星,只有一团飘荡在宇宙空间中的尘埃和气体云。在太阳星云附近,有颗大质量恒星发生了超新星爆发,它所释放出的冲击波引发星云中心坍缩成太阳。

在太阳形成过程中,它的引力不断吸收星云,导致星云越转越快,并且变得越来越扁。最终,绝大部分的星云聚集在一起形成了太阳。剩余的星云继续环绕太阳旋转,形成了原行星盘。在原行星盘中,尘埃和气体之间不断发生碰撞,形成微行星,而它们又在引力的作用下聚集形成了包括地球在内的各大天体。

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根据角动量守恒,原行星盘中的物质形成地球之后,地球会继承原先的角动量,所以地球会自转和公转。除非在形成地球时,物质碰撞刚好完全抵消掉自转角动量,地球才不会自转。但这种情况几乎不可能发生,因为只要一些扰动,地球的自转角动量就不会为0。

“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…

  1. 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;
  2. 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;
  3. 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;
  4. 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。

我们都知道永动机并不存在,但是如果从太空中看地球的状态的话,它就像是一个永动机,一直在不停的自转,同时也在围绕太阳公转,地球形成的46亿年来都是如此!

不过运动的物体都需要受到某方面的力才会运动,地球之所以一直在自转和公转,也是因为受到了某些力的作用。这些力实际上绝大部分来自于地球形成的过程中,地球现在的自转和公转运行状态,除了太阳的引力之外,基本上都是原先所获取的物质对地球的撞击力的作用惯性使然。


我们所在的太阳系诞生于一片原始星云之中,其中最先形成的是太阳,它比地球大致早形成了约3亿年,两者在形成过程上其实是很相似的,在星云物质聚集形成太阳的过程中,大量的物质聚集到太阳系的中心,在这些物质奔向原始太阳的过程中,必然会有极快的速度,大量物质以极快的速度撞击,给了原始太阳以初始的自转力量,虽然物质都是以不同的角度撞击,但是在原始太阳的引力掌控了太阳系的运转趋势之后,继续撞击的物质的撞击角度就开始大部分和原始太阳的自转方向趋同了,这些来自大量撞击物质角动量的力量,最终促成了太阳的自转状态,也造就了太阳的黄道面,而在太阳形成的过程中,太阳之外的黄道面上也有一些物质聚集,形成了原始的行星和矮行星等,我们的地球就是其中之一。


地球自转形成状态基本和上面所讲的太阳一样,也是有大量物质快速撞击带来的力促成的,每一次大的撞击都足以在某种程度上影响地球的运行状态,6500万年前灭绝恐龙的小行星撞击,也会轻微改变地球的自转和公转状态的。不过地球的公转状态还是主要受太阳引力的影响,同时也是地球运行的初速度与太阳的引力达成了平衡,才会一直运行在太阳的宜居带中的。

可见,地球并非永动机,它的自转和公转都会受到外力的影响,其运行状态也正是因为外力的施加作用促成的,实际上地球的自转速度一直在变化中,一般认为地球刚形成的时候每天的时间只有6个小时左右,种种外力作用使得地球的自转运行速度变慢,其中月球的潮汐力影响比较大,它会使地球自转的时间渐渐变长。

按照地球目前的运行趋势来看,地球自转的速度正在变慢,它的运行趋势将会受到月亮和太阳运行状态的影响,如果月球和地球互相潮汐锁定,那么地球上每天的时间(自转一圈)将会长达如今的一个月;还有就是太阳对地球的潮汐锁定作用了,如果地球被太阳潮汐锁定,简单来说,地球上一天(自转一圈)的时间就会长达如今的一年。

目前关于地球能够持续不断地进行自转的动力来源问题,科学界的主流观点就是角动量守恒。也就是说,一个在没有受到外界干扰的物体,如果本身一开始就在旋转,那么这种旋转的趋势就可以一直保持下去。

在太阳系的形成初期,在现在的太阳周围,存在着一个巨大的超新星,发生爆发之后,喷洒出大量的能量和星际物质。原始星云中的星际尘埃,在长期的碰撞中逐渐吸附聚焦,质量逐渐增大,在此过程中又因为万有引力的作用,吸引越来越多的气体和尘埃,当质量聚集到一定程度后,触发了内核的聚变反应,向外散发着光和热,太阳就逐渐形成了。在太阳形成之后不久,在稍远一些的轨道上,也逐渐由星际物质聚集成了岩质行星,在更远的轨道上被太阳风吹走的较轻气体逐渐聚集了气态行星。在这些行星的形成过程中,势必经历了大量、频繁的物质撞击,然后或聚集、或分离,如此反复,才慢慢组合成了行星的“雏形”。

那么,在数不胜数的撞击中,不可能每次都撞到行星的正中心,因此行星就会获得推动自身转动的源动力,而在这些撞击过程中,肯定会有一个最大质量、最大速度的撞击,决定着行星最后的转动方向和转动速度,最后随着游离星际物质的逐渐减少,撞击次数不断减少,这种转动的方向和速度就占据了绝对主导地位,一直保持下去。

由于星际空间的物质非常稀薄,地球在自转过程中受到的摩擦力非常小,因此动力损耗也比较低,这种高速的自转可以一直在相对稳定地进行保持。但是,摩擦力小并不代表着没有摩擦,在地球形成之后的40多亿年历史进程中,在星际物质阻力、月球潮汐力、太阳潮汐力等外界因素的影响下,地球的自转速度其实一直是在逐渐减小的,从形成之初的自转一周仅需要4个小时,5亿年前已经减至20个小时,目前是24个小时,未来自转周期还会进一步拉长,不过这个过程会相当地缓慢,我们根本感觉不出来而已。

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