自轉是一種慣性運動嗎?為何地球可以自轉幾十億年?

2021-01-15 宇宙探索

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行星的自轉確實是一種慣性運動,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公轉?

在太陽系形成之前,我們所處的這一片太空是一個混沌的星雲團。前一顆超新星把一切都炸成了碎片,星雲中間除了一顆叫做T Tauri的年輕星球之外,其它都是氫、氦和各種重元素碎屑。也許是附近另一顆超新星爆發產生的激波打破了太陽星雲的平衡,使它旋轉起來,隨著星雲開始加速,其角動量,重力和慣性將其平展成垂直於其旋轉軸的原行星盤。由於碰撞引起的小擾動和其他大型碎片的角動量產生了公裡大小的原行星開始形成的方式,繞著星雲中心運行。

星雲的中間區域由於沒有太大的角動量,轉的不快,這裡的物質迅速向中心的T Tauri星坍塌,壓縮加熱直到氫氣開始核聚變成氦氣。經過更多的收縮,T Tauri星的質量變得越來越大,它巨大的質量吸引了周圍越來越多的氫氣和塵埃,直到被點燃並演變成太陽。

那些靠近太陽又沒有被吞沒的行星,都是因為它公轉的速度足夠快,達到了角動量與引力的平衡。

關於太陽系中心重力造成整個星系物質產生旋轉,其實我們在家裡做一個簡單的實驗就容易理解角動量:當你拔掉一個裝滿水的水池底部的塞子時,就會漸漸產生漩渦,越靠近中間,水下洩的速度越快,漩渦就會越大越急。

行星為什麼會自轉

在太陽形成的同時,在星雲重力的外部引起物質凝聚在密度擾動和塵埃粒子周圍,其餘的原行星盤開始分離成環。在一個稱為失控增生的過程中,許多較大的灰塵和碎片碎片聚集在一起形成行星。

行星之所以沒有隨中心氣體一起落入太陽,是因為它們有足夠的角動量。行星繞太陽做圓或橢圓的離心運動,在沒有外來作用力的情況下,行星會繼續保持它原有的公轉軌道。這符合牛頓第一定律。

(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。直到一顆火星大小的星球撞擊到地球上,不僅將大量的碎片撞到距離地球4萬多公裡的高空形成月球,其巨大的撞擊力還使地球自轉的速度減慢了下來。

(地球被撞擊過程的計算機模擬)

地球自轉會越來越慢

地球相對於太陽在大約24小時內旋轉一次,但相對於其他遙遠的恆星,地球自轉一周的時間是23小時56分4秒。我們的地球現在每一天都會比前一天更長,這意味著地球轉的越來越慢。只不過地球減慢的過程非常漫長,每過100年,地球自轉一周的時間會增加2.3毫秒,所以我們幾乎沒有感覺。

從天文學的角度,地球確實比以前轉得慢了,這主要是因為月球的影響。

月球繞地球旋轉,它與地球之間的引力會造成地球大氣、海洋甚至地殼的潮汐運動。這種潮汐運動會輕微地改變地球自轉的角動量,從而減緩地球自轉的速度。

根據計算,在大約1.8億年後,地球上的一天將比現在長一個小時。

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相關焦點

  • 自轉是一種慣性運動嗎?為什麼地球可以自轉幾十億年?
    先回答第二個問題,簡單粗暴地說,地球可以自轉幾十億年,是因為地球有角動量且角動量守恆。還由於角動量收恆,在沒有受到外部足夠力量的情況下,太陽的自轉、地球的公轉和自轉會一直持續下去,不止幾十億年。下面再來回答第一個問題。狹義上講,自轉當然不是一種慣性運動。牛頓力學的慣性定律說的很清楚,慣性就是物體維持原來運動狀態的性質。因此在不受外力的情況下,物體或者靜止或者勻速直線運動。
  • 運動物體都存在地球自轉慣性
    相信嗎?凡是運動的物體都存在旋轉運動。這種旋轉運動與地球運動慣性密切關聯。我這個觀點可能會遭遇到很多學者反對。他們會說,我們每天到處行走,但是,我們並沒有發現自己在做什麼無意識下的旋轉運動,看不出與地球運動有什麼聯繫。實際上,不僅僅是運動中的人,還有動物,甚至包括汽車、火車在運動中都會做旋轉運動,只是表現得非常不明顯而已。
  • 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?行星繞太陽做圓或橢圓的離心運動,在沒有外來作用力的情況下,行星會繼續保持它原有的公轉軌道。這符合牛頓第一定律。(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。
  • 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。
  • 地球已經自轉了45億年,什麼時候才能停下來?
    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?
  • 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?
    ,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?
  • 用陀螺儀能夠證明地球自轉的一種現象——表觀運動
    上次前面我們介紹了陀螺的慣性空間穩定的特性,但是地球本身在不斷自轉,同時還要圍繞太陽公轉。除了兩極以外,地球上不同地點在慣性空間的方向也是不斷變化的,這樣兩自由度陀螺與地平面之間出現了相對運動,從地面上看,陀螺自轉軸的方向不斷改變,這種陀螺自轉軸相對地球的運動稱為「表觀運動」或「假似運動」。
  • 地球無時無刻進行自轉,每秒速度超過466米,為何人類察覺不到?
    地球自轉速度每秒466米,速度這麼快,為何人類一點感覺都沒有?人類正因為地球的自轉公轉,才能讓自己的時間過得如此有規律,逐漸形成了四季變化和白天晝夜。宇宙最開始的是因為一場大爆炸,這場大爆炸的出現讓宇宙產生了銀河系、太陽系,經過幾十年的運轉,才讓宇宙當中所有星系能如此有規律。宇宙中所有的星系幾乎都在進行自轉,就連銀河系中的天體也不例外,除了自轉以外,最讓大家懷疑的是,地球每天都在進行公轉自轉,為什麼我們人類感覺不到呢?
  • 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。
  • 地球為何會自轉,它逐漸加速的原因是什麼?為何地球自轉從未停止
    要回答這個難題,我們就要回到45億年前剛誕生的地球來提出我們的疑問:「為何地球在誕生之初就開始了自轉?」當我們的太陽系由一種叫做星雲的氣體雲團形成時,在重力的作用下,眾多宇宙塵埃與氣體聚集在一個並環繞著一個中心開始旋轉。
  • 除了自轉和公轉,地球還有別的運動嗎?
    地球還有進動和歲差(軸向進動),實際兩者的含義是一樣的,但是有本質的現象區別。它們的含義類似於陀螺儀,一種在自轉狀態下的物體,其自身的自轉軸又在圍繞另外一個軸做自轉運動。進動在地球公轉的橢圓軌道中最為明顯,而歲差在地球自轉中最為明顯(可稱自轉軸進動)。
  • 地球為何自轉46億年不停止,它的能量是誰給的?
    人類幻想製造的永動機當然如果有人能夠發現新技術並且製造永動機申請專利,那麼他不僅可以成為世界首富,更將幫助人類徹底解決能源危機問題,有可能成為人類歷史上最偉大的發明之一,但是就目前來看,理論和實際都無法發明永動機,說到這裡,很多人就可能會感覺疑惑,既然整個世界甚至宇宙都遵守能量守恆定律,那麼就意味著宇宙也不可能存在永動機,可是我們的地球已經持續自轉了46億年之久,它難道不算一個永動機嗎
  • 簡單的傅科擺,為什麼可以證明地球在自轉?
    傅科擺的出現是在1851年,這時距離哥白尼提出日心說已經過去了三個世紀,可以說我們很早就知道了地球在運動這件事,但是一直沒法證明。因此就算是到了19世紀,也還是有很多人不相信日心說,這些人以感覺不到地球在動為依據依然死守著地心說最後這塊堡壘。畢竟眼不見不為實嘛,你說地球在自轉,那你給我證明一個看看。
  • 簡單的傅科擺,為什麼可以證明地球在自轉?
    傅科擺的出現是在1851年,這時距離哥白尼提出日心說已經過去了三個世紀,可以說我們很早就知道了地球在運動這件事,但是一直沒法證明。因此就算是到了19世紀,也還是有很多人不相信日心說,這些人以感覺不到地球在動為依據依然死守著地心說最後這塊堡壘。
  • 4億年來,地球自轉一周已經慢了2小時,如果完全停止會怎樣?
    慣性在生活中是十分常見的,其在各種場景下的應用也是廣為人知,比如跳遠前的助跑,汽車上的安全帶等。而我國的太空飛行器總是朝東發射,也正是利用了地球自轉的慣性。位於地球表面的我們也跟隨著地球「緩慢」地轉動。地球自轉真的很慢嗎?其實不然地球的最大周長(也就是赤道的周長)大約是40,070公裡,假設一天是24小時,那麼地球在赤道處的線​速度就是1670公裡每小時。
  • 地球在自轉,飛機朝不同方向飛,消耗的燃油和速度會一樣嗎?
    但在我們現實生活中,一般可取近似的慣性系,如與地球相固結的坐標系是一個很好的近似的慣性系。在地球上,地球就是我們的參照物,相對其他物體,地球就是靜止的。地球一個直徑為12742公裡的大球,它每時每刻都在以約466米/秒的速度自轉(赤道線速度),以約30公裡/秒的速度公轉,其運動方向本身是直線勻速運動的,只是在太陽引力作用下被拉扯著走一個橢圓軌道。
  • 地球自轉速度在變慢,如果地球突然停止,我們的生活會發生什麼?
    ,每四百萬年增加一分鐘,10億年增加四小時。往回推算,在6500百萬年到2.4億年前恐龍在地球出沒時一天的時間是23小時,而這些變化都跟地球的自轉速度變慢有關,那地球自轉速度變慢又是因為什麼呢?地球變慢的自轉速度又是為何?