地球已經自轉了45億年,什麼時候才能停下來?

2020-10-18 科學探索菌

地球誕生至今已有45億年的歷史,從誕生之初就一直在繞著太陽公轉,自身還在不斷地自轉。太陽每天東升西落,就是地球自西向東旋轉引起的。高速旋轉的陀螺都會停下來,40多億年了,地球為何現在還在旋轉?什麼時候才能停下來?難道有什麼神奇力量在暗中推著地球轉?

力並不是維持物體運動的原因

地球雖然處於不斷的運動之中,但是茫茫太空中幾乎空無一物,地球在太空中運動時幾乎不會遇到阻力,所以不需要一直提供動力。

小汽車靠燃燒汽油產生的動力驅動輪子轉動,一旦燃料燒完了,小汽車也就動不了了,這是因為小汽車在地面運動時會持續受到地面的阻礙,這種阻礙作用就是輪子和地面之間的摩擦力,小汽車想要持續運動就必須要克服這種摩擦力,當然需要持續供給能量。

沒有阻力的作用,物體能夠一直保持運動狀態,那是因為物體具有慣性。那啥是慣性呢?慣性就是物體保持靜止或勻速直線運動狀態的一種性質,是對其自身運動狀態改變的一種阻礙程度,通常用質量來衡量,質量越大,慣性越大。牛頓在慣性定律中就明確描述了這種現象,只要沒有外力阻礙或者合外力為0,物體就能夠一直保持靜止或均速直線運動狀態。也就是說,力並不是維持物體運動的原因,力只能改變物體的運動狀態。

萬物皆在運動,地球自誕生就保持高速運動。地球質量非常龐大,因此慣性也比較大,並且地球在宇宙中運動時幾乎毫無阻力,所以地球能夠一直保持自轉,根本不需要外界提供動力。雖然地球一直在自轉,不過地球的自轉速度一直在變慢,下面將會介紹地球自轉變慢的原因。

地球的運動狀態主要受引力支配

在廣袤無垠的宇宙中,地球主要受到太陽和月球的引力影響。由於受到太陽的引力作用,地球才以近似橢圓形的軌道繞太陽公轉。地球本身具有很大的公轉線速度,在公轉的過程中,勢能和動能不斷轉化,機械能保持守恆狀態,這就是地球為啥沒有掉到太陽上去的原因。月球是地球的衛星,月球繞地球公轉與地球繞太陽公轉的原因相同。月球的存在還能穩定地球的自轉軸,地球的氣候能夠一直保持穩定就與此有一定關係。

太陽或者月球施加給地球的引力,除了能夠改變地球的運動方向以外,還能產生潮汐作用,也就是使地球發生形變,這種影響會使地球的自轉速度變慢,每個世紀地球自轉周期大約增加1~2毫秒。運動的物體具有動能,旋轉的物體具有角動能。而這種潮汐作用產生的摩擦力會使地球的角動能轉變為內能,從而使自轉速度慢慢降低。研究表明,在地球誕生之初,地球的自轉速度極快,大約每4個小時自轉一周,隨著自轉速度的變慢,現在地球自轉一周大約24個小時。

太陽雖然比地球和月球的質量大得多,但是地球和月球距離比較近,所以地球和月球之間的潮汐作用更加強烈,是日地之間潮汐作用強度的6倍。由於地球的質量比月球大得多,月球目前已經被地球潮汐鎖定,這就是為什麼我們從地面永遠只能看到月球的一個面,看不到月球背面的原因。運動的物體具有動量,旋轉的物體擁有角動量。由於地月系的總角動量守恆,當地球的自轉變慢、角動量減少時,月球的公轉角動量便會增加,並逐漸遠離地球。雷射測量數據表明,目前月球正在以每年3.8釐米的速度遠離地球。

下圖形象地說明了地球是如何減緩月球自轉速度的。

什麼是潮汐鎖定?就是同一天體公轉周期和自轉周期保持一致的運動現象。引力的作用是相互的,據估計,幾十億年之後地球也會被月球潮汐鎖定。到那時,地球的自轉周期、月球的公轉周期和月球的自轉周期都會保持一致,大約為47天,地球只有一個面才能看到一個很小的月亮,月球也將會停止遠離地球。目前,科學家已經在宇宙中發現了這種兩個天體之間相互潮汐鎖定的現象。如果地球被太陽潮汐鎖定,那麼地球一面會一直被太陽炙烤,另一面會一直保持黑夜。不過在這之前,地球很有可能會被演變成紅巨星的太陽吞噬。

地球自轉的初始動力來自哪兒?

萬物誕生於一場史無前例的大爆炸,經過一段時間的冷卻,宇宙中的基本粒子形成,並組成了簡單的原子、分子,這些物質(主要是氫)又聚合成星雲。在引力的作用下,星雲內部發生坍縮,形成了恆星乃至行星。太陽和地球都誕生於同一片星雲,像地球這樣的行星其實是由太陽誕生之後的邊角料構成的。

除了地球在自轉,太陽本身也在自轉。既然是誕生於同一片星雲,它們自轉的初始動力也就來源於那片星雲。在太陽未形成之前,由於星雲內部的密度分布並不均勻,引力的分布自然也不均勻,於是便會形成力矩。在力矩的作用下,星雲便開始旋轉起來。當星雲坍縮形成太陽時,由於角動量守恆,太陽也繼承了星雲的旋轉特性。並且在坍縮過程中,由於旋轉半徑縮小,旋轉速度也會加快。

下圖就是角動量守恆中的一類典型現象。

太陽誕生之後,周圍的塵埃盤也會隨著太陽的旋轉而旋轉,並且與太陽的自轉方向保持一致。當這些邊角料形成地球等行星時,它們幾乎都處於同一個軌道平面上,通常公轉和自轉方向也相同。除非有外力改變,不然不會發生變化,太陽系內的金星和海王星就是受到了其它天體的猛烈撞擊,導致自轉方向改變或者自轉軸發生較大傾斜。

下圖展示了太陽系八大行星的自轉軸傾角以及自轉方向。

總結

綜上所述,萬物運動的初始動力來源於宇宙大爆炸,而地球、太陽等天體的自轉特性繼承自星雲。在旋轉過程中,由於天體之間的潮汐作用,地球等天體的自轉速度基本上都在變慢,最終會引發潮汐鎖定現象。由於太空中幾乎沒有阻力,並且地球擁有巨大的旋轉慣性,這意味著地球幾乎不可能停止自轉。

地球自轉減慢的速度很緩,除非地球在很短的時間內來個急剎車,不然幾億年內根本不用擔心會對人類產生什麼影響,更加應該擔心的是小行星撞機等事件。

相關焦點

  • 地球已經自轉了45億年,未來會停下來嗎?
    眾所周知,地球自誕生到如今都是自西向東不停地圍繞太陽進行公轉運動,而且還不斷地發生自轉運動。似乎是有一種牽引力帶著地球不斷地發生運運動。那麼,地球已經轉動了45億年了,會不會有停下來地一天呢?下面我們就圍繞著這個問題尋找答案吧!看完或許你就清楚了。
  • 地球自轉46億年都沒停下來,是什麼力量在推著地球轉?
    ,我們生活的地球,從誕生的那一刻起就一直圍繞太陽旋轉,自己也在不斷地進行自轉,地球至今已經誕生超過46億年,換句話說地球已經持續轉動了46億年,根據質能守恆定律判斷,地球運動那麼久早該停下來了,可是現在地球依然在自轉,而且沒有表現出停下來的跡象,難道地球真的是一個永動機嗎?
  • 地球自轉46億年都沒停下來,是什麼力量在推著地球轉?
    ,可是矛盾的是,我們生活的地球,從誕生的那一刻起就一直圍繞太陽旋轉,自己也在不斷地進行自轉,地球至今已經誕生超過46億年,換句話說地球已經持續轉動了46億年,根據質能守恆定律判斷,地球運動那麼久早該停下來了,可是現在地球依然在自轉,而且沒有表現出停下來的跡象,難道地球真的是一個永動機嗎?
  • 地球自轉了45億年,能量來自哪裡?為何一直停不下來?
    地球自轉了45億年,為何到現在還沒有停下來?能量來自哪裡?首先我們說下能量來自哪裡這裡說的能量肯定指的是動能或角動量,那麼最初的角動量哪裡來的?我們都知道在銀河系中有很多活躍的恆星形成區域。而我們的太陽肯定也是眾多恆星形成區域中不起眼的一部分。
  • 為何地球轉了幾十億年都沒停下來?是什麼力量驅使在地球自轉?
    當你每天在感受地球的自轉帶來的晝夜交替的時候,你有沒有想過這樣一個問題,地球為什麼會自轉,難道只是為了地球兩面到照到太陽?地球自轉的力是怎麼來的,為什麼地球自轉了幾十億年都不會停下來?而地球也是有這些原始星雲聚集起來的,由角動量守恆可以知道,地球在形成過程中星雲開始聚集,面積是逐漸變小的,所以地球的自轉是逐漸加快,直至地球形成。
  • 地球是「永動機」嗎?自轉46億年也沒停下來,它的動力來自哪裡?
    ,因為它已經整整自轉了46億年之久,如果地球不是永動機,那它自轉的動力又來自哪裡?太陽系形成最初的樣子太陽系形成示意圖在太陽形成之後,周圍依然還存在一部分星雲塵埃,這些星雲塵埃同樣圍繞太陽旋轉,隨著時間的推移,太陽周圍星雲塵埃慢慢形成了星球,由於角動量守恆定律的關係,這些星球在圍繞太陽公轉的時候,也產生了自轉現象,其中就包括地球,而地球之所以能夠保持自轉46億年之久
  • 地球自轉了45億年,為何到現在還沒有停下來?能量來自哪裡?
    文/姿勢分子(不要走開,文末有彩蛋)我們上學學習物理課的時候,都學過一個定律:熱力學第二定律,講的是能量在轉化過程中無法達到100%的轉化,過程中總會伴隨著能量的流失。那麼問題來了:既然永動機是不可能存在的,為何地球一直在自轉呢?它會不會有一天能量耗盡最終停下來?事實上,地球和永動機,是兩個原理。這還要從太陽系的形成開始說。在太陽系形成之前,這片區域是一片星雲。
  • 地球為什麼會自轉?有一天會停下來嗎?
    自46億年前形成以來,地球每天都會繞著地軸自轉一圈,因此地球上萬物才能感受到周而復始的日升日落。如果沒有外力的改變,地球將永遠地自轉下去,直到世界毀滅,直到太陽膨脹成一顆紅巨星吞沒地球。但是,為什麼地球會不停地轉動呢?
  • 地球已經自轉了45億年,它的初始動力來自於哪裡?
    很久以前,人們一度認為地球上之所以有白天和黑夜,是因為太陽圍著地球轉動,然而隨著科學的發展,人們逐漸認識到這種說法是錯誤的,實際上,地球一直在自轉才是造成日夜交替現象的真正原因。於是人們開始探索由此引發的下一個問題,即:地球已經自轉了45億年,它的初始動力來自於哪裡?
  • 地球為什麼自轉幾十億年都不停下來?
    行星的自轉是一種慣性運動,這種自轉通常是在行星形成之初就已經開始了,地球自然也不例外。要想知道地球為什麼能自轉幾十億年,我們需要把眼光放到45億年前,從太陽系的形成開始講起。行星為什麼會繞太陽轉?(行星在原行星盤中形成)行星的自轉是因為在行星形成之初的時候,位於行星環附近的塵埃和碎片各自擁有不同的角動量,當這些碎屑聚集在一起時,它們的角動量差會推動行星向某一個方向做自轉運動。一般認為,地球在形成的初期,它的自轉速度要比今天快許多。
  • 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?
  • 地球已經轉動了45億年,它的動力來源是什麼?
    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。
  • 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。
  • 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。
  • 地球擁有45億年歷史,那麼20億年前的地球是什麼模樣?
    地球已經有45.7億年歷史了,20億年前的時候地球25.7億歲。科學家為了更好地描述地質史,對地質年代進行了劃分,由大到小是:宙—代—紀—世。例如,地球分四個宙:冥古宙、太古宙、元古宙和顯生宙,恐龍時代是顯生宙—中生代—侏羅紀和白堊紀,我們目前處在顯生宙—新生代—第四紀—全新世。
  • 熱力學基本定律否定了永動機,那地球自轉了46億年怎麼解釋?
    可地球自轉了46億年,這怎麼解釋,它是我們要找的永動機嗎?有人說不是,地球自轉了大約46億年都沒有停下來,這不就是個永動機嗎,事實真的如此嗎?地球的自轉和永動機不是一回事認為地球是永動機的人,連永動機的概念和需要克服的條件都沒有弄清楚,這兩個不是一回事。永動機是永恆運動的機器,而物體在做運動的時候,都會和周邊的空氣產生摩擦,受到空氣給它的阻力。
  • 是什麼力量使地球自轉了46億年?用科學來解釋
    地球會自轉,這是我們在初中的時候學過地理課就知道的事情,這是所有人公認的真理。有了地球的自轉,黑夜和白天才能有區別,有了自轉軸與公轉軌道之間的夾角,一年四季才能有不同的變化。在漫長的太陽系形成過程中,太陽、地球、太陽系的其它行星,還有小行星等所有天體,各自在這場角動量分配戰爭中得到了一部分屬於自己的角動量,恆星和行星開始穩定的公轉和自轉,太陽系才逐漸成為現在穩定的樣子。地球為什麼在46億年一直轉個不停?
  • 地球自轉曾經停過一天?
    霍金認為應該不是太陽和月亮停下來,而是地球停止自轉了一天。  霍金調侃說:如果地球停止了旋轉,根據牛頓定律,沒有束縛在大地上的任何東西都將以地球原處速度,每小時1100英裡保持運動——這是祈禱延遲日落所需付出的高昂代價。  筆者覺得很不可思議,聖經裡真記載有這個事嗎?
  • 地球自轉46億年不停止,到底誰給它源源不斷的動力? 科學家說出了真相
    ,因為它已經整整自轉了46億年之久,如果地球不是永動機,那它自轉的動力又來自哪裡?,也產生了自轉現象,其中就包括地球,而地球之所以能夠保持自轉46億年之久,是因為地球處於太空中,太空中是沒有摩擦力的,角動量守恆定律給地球施加了一個自轉的力後,由於不存在摩擦力,因此地球就可以一直的自轉下去,當然地球的自轉速度不是一成不變的,它是越來越慢的,既然宇宙沒有摩擦力,那是什麼導致地球自轉的速度降下來呢?
  • 地球45億歲了,還原地球年輕的時候的樣子
    45.3億年前,太陽的一顆行星——忒亞星與地球相撞,被地球俘獲成為衛星從此以後地球的自轉軸穩定下來,但自轉也因月球的潮汐作用越來越慢。20億年前,地球的一天——也即自轉周期,大約15個小時,相應的,一年有590天。 最初的地球大氣中並沒有氧氣,直到25億年前由於海洋藍藻的大規模繁殖,地球大氣中的氧氣含量陡然上升,這就是大氧化事件。該事件導致當時地球上很多厭氧生物大量滅絕,改變了礦物組成,並且為後來地球上演化出動物提供了條件。