地球已經轉動了45億年,它的動力來源是什麼?

2020-12-15 火星科普

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根據一系列的證據,地球的誕生時間可以追溯到45.4億年前。數十億年來,地球不斷圍繞著自轉軸自轉,同時還環繞太陽公轉。那麼,地球持續轉動的動力來自於哪裡?地球是永動機嗎?

隨著熱力學第一和第二定律的相繼確立,第一類和第二類永動機早就在科學上被否定掉,永動機不可能被製造出來,而且自然界中也沒有永動機,所以地球肯定也不是永動機。那麼,地球如何持續保持轉動呢?

關於地球轉動的動力來源,需要追溯到地球乃至太陽系的起源。早在46億年之前,太陽系還未形成時,沒有八大行星,也沒有太陽,只有一團主要由氫和氦組成的星雲。

在外界的幹擾下,太陽星雲的中心發生了引力坍縮,氣體和塵埃不斷落入中心。雖然星雲看似雜亂無章,但組成粒子之間的互相碰撞不可能會恰好抵消掉,必然會在某個方向上產生淨角動量,所以太陽星雲會逐漸在那個方向上旋轉起來。

隨著太陽星雲中心不斷吸收物質,星雲將會越轉越快,這是因為角動量不會無端損失掉,始終是守恆的。由於角動量(L)是位置矢量(r)與動量(P)的叉積(L=r×P),轉動半徑變小,必然會導致轉速變得越來越快。在生活中也有類似的現象,當滑冰運動員在原地旋轉收起手臂時,自身的旋轉速度會變得越來越快。

星雲不但越轉越快,而且還會變得越來越扁。這是因為旋轉赤道面附近的星雲轉速最快,可以對抗引力作用,它們不容易落入中心。而在赤道面上下的星雲轉得較慢,它們將會逐漸落入赤道面和中心,使得太陽星雲越來越扁平。

最終,大部分星雲都被捲入中心,由此形成太陽。太陽的核心區域可以進行氫核聚變,源源不斷產生能量,這會向外釋放出強大的太陽風,阻止氣體和塵埃落入其中。殘餘的星雲環繞太陽運動,形成原行星盤,半徑約為100天文單位。

在引力和電磁力的作用下,原行星盤中的氣體和塵埃顆粒不斷聚集起來形成大量的微行星,直徑為數公裡。微行星繼承了星雲的角動量,它們會繼續環繞太陽運動。微行星之間又會不斷發生碰撞,從而變得越來越大,直至最終形成了包括地球在內的行星。

地球形成之後,就有自轉和公轉。因為微行星的碰撞不可能剛好完全抵消自轉角動量,使地球沒有自轉。而公轉角動量更大,更是無法完全抵消掉。由於太空近乎真空,地球的自轉和公轉幾乎不受阻力影響,使得地球的自轉和公轉角動量幾乎不會因此而損失,所以地球可以一直自轉和公轉長達45億年,未來還會繼續轉動下去。

不過,地球不是什麼永動機,因為地球並沒有對外做功。地球只是遵循了角動量守恆,這是主宰宇宙的物理學定律。

相關焦點

  • 地球為何能轉幾十億年?地球自轉是慣性還是規律,動力從哪來?
    地球是太陽系八大行星之一,按離太陽由近及遠的次序排為第三顆,也是太陽系中直徑、質量和密度最大的類地行星,距離太陽1.5億公裡。地球自西向東自轉,同時圍繞太陽公轉。現有40~46億歲,它有一個天然衛星——月球,二者組成一個天體系統——地月系統。46億年以前起源於原始太陽星雲。
  • 宇宙內沒有永動機,那麼地球依靠什麼動力,運轉了46億年?
    地球上沒有永動機,為何它能轉動46億年,背後是什麼動力?現如今的地球和之前地球有很大不同,環境的汙染和溫室效應的變化,都對這個地球造成了很大傷害,從發展科技開始,人類就一步步索取地球上的資源,資源的索取讓地球已經慢慢開始「空蕩蕩」,再也經受不住人類的「折騰」,現實就是這麼殘酷的,人類怎麼對待地球,地球就會怎樣對待人類,現在氣溫一直是直線升高的狀態,簡直是一個天然的大蒸籠。
  • 世界上本無永動機,地球為何能轉動46億年?多虧了這2種物質
    但可惜的是,永動機是永遠不可能被造出來的,它的存在就和人類想要達到光速一樣矛盾,在愛因斯坦的相對論中,一個物體越是接近光速,這個物體的質量就越大。換言之,就是除了光粒子外,所有有質量的物體都不可能達到或者超越光速,而以人類目前的科技而言,想要在控制質量不變的情況下達到光速,這幾乎是一件不可能的事情。
  • 地球自轉了45億年的時間,那麼地球自轉的動能來自於哪裡?
    我們地球有45.5億年的歷史,目前每23小時56分4秒自轉一圈,在赤道處的自轉線速度高達460米每秒;根據轉動動能公式進行估算,地球自轉的動能高達2*10^29焦耳,相當於2500萬億顆廣島原子彈釋放的能量。如此高的能量,那麼地球的自轉動能來自於哪裡呢?
  • 地球為何自傳46億年未曾停止?它的能量誰給的?
    地球為何自傳46億年未曾停止?它的能量誰給的?永動機在人類的進程中扮演了重要角色,歷史上有人因為它廢寢忘食,也有人因它創造騙局,欺瞞大眾賺得盆滿缽滿!這種種一切都是人類對物理的本質看不透徹,如今要有人提起我要發明永動機,或者發明出了永動機那麼他肯定會被一個初中物理的學生識破,沒錯就是能量守恆定律!
  • 地球誕生至今已經45.5億年,人類真的是第一代文明嗎?
    但地球存在45.5億年,期間還不知道發生過什麼重大事件,這樣比較起來,人類的文明好像壓根不值得一提。那麼,地球在人類文明前還有其它文明存在嗎?下面,就讓我們一起看看人類文明到底排第幾?我們知道,即使人類將因為地球運動的原因在某天突然全部都消失,但人類的化石並不會因此而消失。
  • 地球為什麼一直可以轉?誰提供給它的動力?
    我們都知道,地球除了公轉還有自轉,那麼地球轉動的初始能量是從哪裡來的呢?地球受到引力的牽引會繞著太陽旋轉,但是除此之外,地球還會繞著地軸自西向東不停地旋轉。那麼地球為什麼要繞著自己的地軸旋轉,又為什麼要繞著太陽旋轉呢?
  • 是什麼力量使地球自轉了46億年?用科學來解釋
    為了解決我們的問題,我們引入角動量的概念:角動量是描述物體轉動的一個物理量,物體質量越大,轉動速度越快,轉動半徑越大,角動量就越大。然後我們回到46億年前的太陽系:太陽系此時即將誕生,我們的太陽系此時還是一顆正在急速縮小的超新星,它即將要爆炸了。一場劇烈的超新星爆炸,我們的太陽系誕生了,新生的太陽系宛如爐子上燒開的一鍋熱粥,大大小小的天梯四處亂竄,就像一顆一顆高速旋轉的陀螺,不斷地碰撞,摩擦,交換著彼此在此次爆炸中獲得的角動量。
  • 地球為什麼自轉46億年不停止,它的能量從哪來呢
    46億年,這難道不算永動機嗎?地球繞太陽運行地球自轉46億年,表面上沒有外力,這似乎是一種永動機,但如果深入研究,你會發現地球自轉並非由自身造成的,而是需要依靠外力才能產生的,那麼引發地球自轉的外力究竟來自何方?
  • 45億年前,從地球看升起的月亮是什麼樣的?
    幾千年來,月球被不同文化追捧,它始終啟迪著我們。抬頭看著灰色的隕石坑,聽我講述傳奇月亮的故事。45億年前,從地球看升起的月亮是什麼樣的?我們應該先了解一下月球的形成,及其如何幫助地球上的生命存在數十億年。
  • 可地球自轉已持續46億年,它的能量到底是什麼?
    從古早的科學實驗還是到了近代的科技大爆發,關於永動機這一命題的實驗就未有停止過,關於它的真實存在,各界的態度都眾說紛紜,讓人曖昧不清。地球的自轉早已超過46億年的時光,比任何地球的文明都要長遠和實際,能量守恆還是什麼物質磨損,這個活生生的例子已經遠超人類的想像,而且近乎永恆不變,那麼地球的自轉,能不能當成是一個證實永動機存在的理由呢?這一問題就在於,地球自轉的能量在哪裡,那種遠超文明遠超歷史的能量,能夠在時間長河裡亙古不變的能量,究竟是什麼!
  • 為什麼有人認為地球是「永動機」?自轉46億年未停,真相意想不到
    後來,隨著科技的進步,人類才發現在現實中根本不可能存在所謂的「永動機」,因為自然界的任何物體都遵守愛因斯坦提出的質能守恆定律,而「永動機」則明顯違背了質能守恆定律,所以不僅在地球上,在太陽系 銀河系甚至整個宇宙中都不可能存在真正意義上的永動機。我們都知道,地球至今已經誕生超過46億年,從誕生的那一刻起,它就一直圍繞太陽旋轉,自己也在不斷地進行自轉。
  • 為什麼地球可以無限轉動,而人類卻造不出永動機?
    很多人都製造過永動機,比如13世紀的時候一個法國人提出要做一個轉動軸在中間的輪子,在輪子上安裝小鐵球,用小鐵球的運動轉動整個機器的裝置,著名藝術家和科學家達文西也做了一個這樣的裝置,最後卻都以失敗告終,後來也有很多人試圖以各種各樣的方法造出永動機,卻都沒有實現過,因為這本身是不可能實現的,違反能量守恆定律,即能量並不能憑空產生,所有它是不可能被造出來的。
  • 假如地球突然停止轉動,接下來會發生什麼?科學家:人類末日!
    我們知道地球大約24小時自轉一周,地球赤道長度大約是4萬千米,假如將地球當成是一個球體,那麼地球上各個點的速度就可以算出來了,赤道速度最快,大約463米/秒,兩極最慢,大約是0米/秒!
  • 當地球不再轉動的時候,人類有什麼理由不去流浪
    這使很多人好奇,如果地球真的停止轉動,究竟會發生什麼?很多文章會告訴你,地球停轉帶來的結果遠比電影中來得血腥殘酷。屆時,無數人會以極快的速度撞到牆上和建築物上,瞬間變成肉醬。遭遇時速為1000英裡的超級颶風,使地球上的建築淪為廢墟等等。造成的慘劇的原因也簡單,當地球突然停止轉動,大氣會因慣性而繼續保持運動的狀態。也就是說,它會以之前赤道自轉線速度約1670千米/小時運行。
  • 地球已經旋轉了46億年,自轉速度有變化嗎?會不會停止旋轉?
    我們都知道,現在地球上的潮汐作用和月球的引力有關,而自從45億年前海洋誕生以來,地球的潮汐就沒有停止過。月球的引力讓地球產生了潮汐現象,而潮汐力就消耗了地球自轉的能量,所以地球的自轉速度一直在變慢。同時,還讓月球以每年3.8釐米的速度離開地球。同時隨著地球內的潮水不斷流動,改變了地球的慣性矩,為了保持動量守恆,地球的速度也會發生改變。
  • 科學假設:當地球停止轉動,將會發生難以想像的9種自然現象
    地球是我們賴以生存的家園,它每時每刻都不能休息,一直辛苦地工作著,根據科學家的研究發現,地球存在的時間的已經大約達到了50億萬年,這麼漫長的時間裡,也經歷了多次的大變化,甚至險些被毀滅,因此地球的生命力是超級頑強的,不過,你有沒有想過,要是在某一天,地球完全停止的了轉動,時間和空間真的靜止,那麼將會發生什麼情況呢?
  • 假如地球停止轉動,將會發生什麼?科學家:將產生3大影響
    人們很容易誤認為,我們站在地面上,地球是處於靜止狀態的,因為我們在周圍環境中並沒有感到任何運動,但是當你抬頭觀測天空時,你會發現地球時刻都處於轉動狀態。好奇的小夥伴們不禁在想,如果地球停止運動,地球將會處於什麼狀態呢?我們暫且把地球停止運動分為以下兩種情形。
  • 旅行者2號距地球約200億公裡,43年從未斷信,它如何與地球聯繫?
    在距離地球大約200億公裡的星際空間裡,美國太空總署(NASA)的「旅行者2號(Voyager 2)」探測器已工作了43年,也是第二個離開太陽圈(heliosphere)的人造物體(第一個是『旅行者1號』)。而在這幾十年裡,旅行者2號只有在去年1月出現故障和地面唯一收發信號站需升級天線斷聯8個月外,都一直保存著聯繫。
  • 假如地球突然停止轉動一秒鐘,人類將會面臨什麼?來聽聽專家解讀
    在我們賴以生存的地球上有很多神秘事件發生,我們人類能夠產生並繁衍下去與地球這個獨特的環境是分不開的,現代的科技越來越發達,很多科學家已經開始探索地球之外的其他星球,並且已經擦測到未來宇宙會發生的事情,彗星撞擊木星毀了大半木星的生態,那麼如果有一天地球被宇宙中某個飛過來的碎片擊中呢?