地球移動速度有多快?若停止自轉會發生什麼?

2020-12-05 博科園
博科園：科學科普-行星科學類

作為一個地球人，很容易相信我們是站著不動的。畢竟我們在周圍的環境中沒有感覺到任何運動。但是當你觀察天空時，你可以看到我們在移動的證據。一些最早的天文學家提出，我們生活在一個地心宇宙中，這意味著地球是萬物的中心。他們說太陽圍繞著我們旋轉，導致了日出和日落——月亮和行星的運動也是如此。但有些事情與這個願景並不相符。有時，一顆行星在繼續向前運動之前會在天空中後退。我們現在知道，這種運動——被稱為逆行運動——發生在地球在其軌道上「追趕」另一顆行星的時候。例如，火星的軌道比地球離太陽更遠。在地球和火星各自的軌道上，地球追上了這顆紅色的行星並經過它。

一段新的延時視頻結合了德斯科vr衛星史詩般的攝像機拍攝到的3000張照片，顯示了一年中地球的自轉，從100萬英裡外就可以看到。圖片：NASA Goddard via YouTube

博科園-科學科普當地球經過它時，行星在天空中向後移動，過了一會兒，它又向前走了。另一個關於以太陽為中心的太陽系的證據來自視差，即恆星相對於其他恆星的位置的明顯變化。對於一個簡單的視差的例子，舉起你的食指在你面前的手臂的長度。只用你的左眼看，閉上你的右眼。然後閉上你的右眼，用你的左手看看手指。手指的明顯位置發生變化。這是因為你的左眼和右眼看著手指的角度略有不同。當我們看星星時，地球上也會發生同樣的事情。繞太陽公轉需要365天。如果我們在夏天看一顆恆星(相對靠近我們)，在冬天再看一次，它在天空中的明顯位置會發生變化，因為我們在軌道上的位置不同。我們從不同的角度看星星，通過一些簡單的計算，利用視差我們也可以算出到恆星的距離。

自轉有多快？

地球自轉是恆定的，但速度取決於你所處的緯度。根據美國國家航空航天局(NASA)的數據，地球最大部分的周長約為24,898英裡(40,070公裡)。(這個地區也叫赤道。)如果估計一天有24小時，就用周長除以一天的長度。它在赤道處的速度為每小時1037英裡(每小時1670公裡)。然而在其他緯度，不會移動得那麼快。如果我們在地球的中點移動到緯度45度(北緯或南緯)，可以用緯度的餘弦(三角函數)來計算速度。

一個好的科學計算器應該有一個餘弦函數，如果你不知道如何計算的話，45的餘弦值是0.707，所以45度的旋轉速度大約是0.707 x 1037 = 733英裡每小時(1180公裡每小時)。隨著你往更北或往南走，速度會更慢。當到達北極或南極的時旋轉速度確實非常慢——在原地旋轉需要一整天。太空機構喜歡利用地球自轉，例如如果他們將人類送往國際空間站，首選的地點就是靠近赤道。這就是為什麼國際空間站的貨運任務，例如從佛羅裡達發射。通過這樣做和發射與地球自轉相同的方向，火箭獲得了加速，幫助它們飛向太空。

地球繞太陽公轉的速度有多快?

當然地球自轉並不是我們在太空中唯一的運動。根據康奈爾大學的數據，地球在太陽周圍的軌道速度大約為每小時67000英裡(107000千米/小時)，我們可以用基本幾何來計算。首先必須計算出地球的旅行距離。地球繞太陽運行大約需要365天。軌道是橢圓的，但為了簡化計算，假設它是圓。地球的軌道是一個圓的周長。根據國際天文學家聯盟的數據，從地球到太陽的距離——被稱為天文單位——是92,955,807英裡(149,597,870公裡)。半徑(r)。一個圓的周長等於2πx r。所以在一年內,地球旅行大約5.84億英裡(9.4億公裡)。因為速度等於距離/時間,計算地球的速度是5.84億英裡(9.4億公裡)除以365.25天,結果除以24小時英裡每小時或公裡每小時。因此地球每天大約運行160萬英裡(260萬公裡)，即66627英裡每小時(107226公裡每小時)。

太陽和銀河也在移動

太陽在銀河系中有自己的軌道。太陽距離銀河系中心約25000光年，而銀河系至少有10萬光年寬。據史丹福大學(Stanford University)數據，我們被認為離該中心大約有一半的距離。太陽和太陽系似乎以每秒200公裡的速度移動，或者以平均每小時44.8萬英裡(72萬公裡/小時)的速度移動。即使以這樣的速度，太陽系也要花大約兩億三千萬年才能繞銀河系運行。銀河系也相對於其他星系在空間中運動。大約40億年之後，銀河系將與它最近的鄰居仙女座星系發生碰撞。它們以每秒70英裡(每秒112公裡)的速度向對方衝去。因此，宇宙中的一切都在運動。

如果地球停止旋轉會發生什麼？

你現在不可能被拋向太空，因為地球的重力比它的旋轉運動要大。(後一種運動叫做向心加速度。)在其最強的點，也就是赤道，向心加速度僅能抵消地球引力的約0.3%。換句話說，你甚至都沒有注意到它，儘管你在赤道的體重比在兩極要輕一些。在未來的幾十億年裡，地球停止自轉的可能性「幾乎為零」。然而從理論上講，如果地球突然停止運動，將會產生可怕的影響。大氣層仍然以地球自轉的原始速度運動。這意味著所有的東西都將被從陸地上衝走，包括人、建築物、甚至樹木、表層土和巖石。

如果這個過程更循序漸進呢？這是數十億年以來更有可能發生的情況，因為太陽和月球正在拉動地球的自轉。這將給人類、動物和植物足夠的時間來適應這種變化。根據物理學定律，地球自轉速度最慢的時候是每365天轉1圈。這種情況被稱為「太陽同步」，它將迫使我們星球的一邊永遠面對太陽，而另一邊則永遠面對太陽。相比之下，地球的月球已經在地球同步旋轉，月球的一面總是面對著我們，而另一面卻與我們相反。

但美國國家航空航天局(NASA)表示，我們暫時回到不旋轉的情況:如果地球完全停止旋轉，還會有其他一些奇怪的效應。首先，磁場可能會消失，因為它被認為部分是由自旋產生的。會失去多彩的極光，而環繞地球的範艾倫輻射帶也可能會消失。那麼地球將會在太陽的狂怒之下赤裸。每當它向地球發射日冕物質拋射(帶電粒子)時，它就會撞擊地表，把所有東西都浸在輻射中，這是一個重大的生物危害。

博科園-科學科普｜ 文：Elizabeth Howell/Space

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  • 地球突然停止自轉,我們的世界會發生什麼?
    當地球突然停止自轉，你會以中國高鐵4倍的速度向東飛起。地球自轉的平均角速度為 4.167×10-3度/秒，在地球赤道上的自轉線速度為465m/s。赤道在中國的南邊。中國的最南端是曾母暗沙：位於東八區，北緯3度52分，中國最北端是漠河以北黑龍江主航道（漠河縣） 北緯53度33分 。
  • 地球突然停止自轉，將會發生什麼？
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  • 如果地球停止自轉,會發生什麼可怕的事?
    NEXTMIND眾所周知，地球自轉是自西向東，周期接近24個小時，那麼你有沒有設想過，如果地球停止自轉，會發生什麼？斯坦.奧坦瓦爾德（Sten Odenwald）（下圖）是美國太空總署（NASA）科學家，他曾撰文解釋這個問題，他認為，如果地球突然停止旋轉，大氣仍將以每小時1770公裡的速度旋轉，這會將陸地上幾乎所有東西清掃乾淨，無論是土地、巖石、建築還是人，都會被捲入大氣中。
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    早在1978年，電影觀眾就看到了一個驚人的景象：超人逆轉了地球的自轉，讓時間倒流，並拯救了他心愛的露易絲。當然這只是科幻電影中的情節而已，但如果真的有什麼東西改變了地球的自轉，會發生什麼事呢？如果旋轉完全停止了呢？首先，我們假設地球是逐漸停止轉動的，因為突然的減速將意味著災難。第二，我們假設地球的生態系統在這次轉變中倖存了下來，並且基本完好無損。
  • 如果地球突然停止自轉，將會發生什麼？
    在大劉的小說《流浪地球》中，其中就描寫了很多關於停止自轉後地球所發生的變化，比如說地球的東半球始終都處於夜晚，受不到太陽的照耀，整個太平洋變成了一個巨大的溜冰場等等。不同的是，其中的地球是經歷了剎車時代，慢慢停止自轉的，如果地球突然停止自轉，情況將會有很大的不同：地表一切不牢固的附著物將以高速向東飛行
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    人類每天生活如此有規律，離不開地球自轉，正是因為地球自轉才形成了白天和黑夜出現，地球的公轉讓地球出現了穩定四季，我們不感嘆一下大自然的規律。最近一段時間，科學家提出了一個有趣想法，如果地球突然停止轉動後，人類是否還能在地球上生活，地球還會發生其他變化嗎？
  • 假如地球停止自轉,地球會發生怎樣的變化?
    地球上之所以能夠呈現出這種生機勃勃的活力，其主要還是因為地球自身的原因，地球其實無時無刻都在做著自轉的運動，而正是因為地球的這種自轉運動，才導致我們地球上每一個地方都會產生晝夜交替，這就為我們地球上所有生物的生存提供了良好的生活環境。那麼大家有沒有想過，假如地球上有一天突然停止自轉，那麼我們生活在地球上的人類以及各種各樣的生物是否還能夠安逸的生活著呢？
  • 如果地球停止自轉,會發生什麼事?消失的不僅是晝夜更替!
    如果地球停止自轉，會發生什麼事？消失的不僅是晝夜更替！我們人類比起地球來說就已經足夠小了，我們感受不到地球每天都處於運動之中，時刻都在進行著自轉和公轉，如果失去了這項技能，那地球上也不會產身后豐富多彩的生命。
  • 如果地球突然停止自轉,將會發生什麼?
    在大劉的小說《流浪地球》中，其中就有很多關於停止自轉後地球變化的描寫，比如說地球的東半球始終都處於夜晚，受不到太陽的照耀，整個太平洋變成了一個巨大的溜冰場等等。不同的是，其中的地球是經歷了剎車時代，慢慢停止自轉的，如果地球突然停止自轉，情況將會有很大的不同：地表一切不牢固的附著物將以高速向東飛行雖然我們感覺不到，地球卻是在自西向東高速旋轉著，特別是在赤道，線速度高達1668公裡/小時，如果地球突然停止，巨大的慣性將把地表上所有不夠牢固的附著物扔出去，緯度越低，被扔出去的速度越大
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