人們拉一輛車子上坡,覺得很沉重,走得很慢;拉到坡頂後開始下坡又覺得很輕鬆,走得就很快。地球繞太陽公轉時的速度時快時慢也是這個道理。
我們知道,地球公轉軌道是個橢圓,太陽位於橢圓的一個焦點上。當地球從遠日點向近日點運動時,受太陽引力的吸引,就象從坡上往下滑動一樣,把引力勢能轉變成運動速度,因此公轉速度越來越快。
到近日點後,地球公轉速度達到最大。相反,從近日點向遠日點運動時,就象從坡腳向坡頂攀登一樣,要失去一部分速度用來克服太陽對自已的吸引力,公轉速度就變得越來越慢。到達遠日點時,它的運動速度達到最小,之後又向近日點滑下去。如此年復一年,循環往復。
科學家們早就算出了地球公轉的平均線速度是每秒鐘29.79公裡,在遠日點最慢為29.3公裡,在近日點最快為每秒30.3公裡。
德國有位叫克卜勒的天文學家總結了這條所有行星運動都適用的「行星運動第二定律」,稱做:向徑在單位時間內掃過的面積必定相等。
所謂向徑就是地球到太陽的連線。如何理解這條定律呢?我們可以這麼設想,地球在一個橢圓形的軌道上繞著太陽向前運動,一邊向前走,一邊要掃地球與太陽之間的「地」。
在相同的時間內所掃的「地」的面積要相等,那麼,在橢圓半徑短的一面一定要走得快些;在半徑長的那一面一定要走得慢些,這樣才能保證所掃的面積都相等。所以地球的公轉速度便時快時慢了。
地球為什麼有始有終
中國古代有一個傳說,是盤古開天闢地到如今的,這個神話故事今天已無人相信了。
物質既不會產生也不會消滅,但能以一種存在形式轉變成另一種形式,地球是由物質組成的,因此也必然遵循這一規律。
地球有它開始形成的時候,也會有最後毀滅的日子,那麼地球是什麼時候形成的,又將在什麼時候毀滅呢?
地球是一顆圍繞太陽旋轉的行星,從球的早期形成,發展、出現生物、人類誕生直到有朝一日地球滅亡,幾乎無不與太陽有關,因此科學家都把地球的形成與滅亡同太陽及太陽系的形成與滅亡作為同一個問題加以研究。
關於太陽及太陽系的起源有種種假說,歸結起來,可分為演化說和災變說兩種。不論哪種假說,有一點是公認的事實,即太陽向外輻射的能源是靠佔太陽總質量53%的氫聚變成氦,在聚變過程中,大約每秒鐘有6.3億噸氫轉變為氦後下沉到太陽的核心部分,另有460萬噸左右的氫轉化為輻射能,通過計算知道,太陽已經這樣向外輻射了大約60億年了。
既然地球是太陽的一顆行星,當然地球的形成必然要比太陽晚些,或者與太陽同時形成。
根據用放射性同位素法測定的地殼年齡為30-40億年,加上形成地殼以前的年齡,地球的年齡應為40多億年,人們用這種方法測定掉到地球上的鐵隕石的年齡和測定從月球上取來的巖石標本的年齡,也均為45~46億年,所以人們已普遍認為地球的年齡已有46億歲了。
當有朝一日太陽行將滅亡的時候,地球當然會更早於太陽而毀滅。
隨著太陽不斷向外輻射,太陽上的氫會越來越少;而由氦構成的核心會越來越大;中心溫度也會越來越熱,以致這樣的高溫,可以使氦原子變成鐵原子等一類更為複雜的原子。
太陽也將輻射出更強的能量,同時太陽開始膨脹,逐漸變成一顆紅巨星,這顆紅巨星大到足以把地球的軌道包括在內,地球當然就壽終正寢了,不過據天體物理學家估計,這將是80億年後的事