水力發電為什麼會影響地球自轉速度?科學家:人類已經影響了地球

2021-02-08 高科技愛好者

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生活中有一件事每天都會發生,而且是準時準點,一天都沒有落下,這就是太陽的東升西落。這種日夜交替的現象是由於地球自轉引起,而且我們也認為是不以人的意志為轉移的。說白了就是沒人能控制地球的自轉,這就是我們為什麼經常會說一句老話:就算誰誰不在了,太陽照常升起。這句話就體現了人不能改變自然規律。



但是真實的情況卻不是這樣的,一個人弱小的力量是不能改變地球自轉,但整個人類的活動確實對地球自轉產生了影響,這又體現了團結的力量。


下面我們就說下人類是怎樣改變地球的。


我們一般會認為地球轉一圈就是一天,一天就是24小時,那麼地球轉一圈就是24小時!這種邏輯確實看起來沒錯,但真實的情況又不是這樣的。



地球有一個假象的自轉軸,穿過南北極,地球繞軸自轉一圈所花的時間為23小時56分4.09秒,那麼鐘錶中多出來的4分鐘哪裡來的?


這是因為地球除了繞軸自轉以外,還在繞著太陽公轉,公轉一圈就是一年,大約為365.242193天,也就是說,每一天地球會在公轉軌道上前進不到1°的距離。


圖就詳細地描述了地球每一天的公轉對自轉時間的影響。


所以為了彌補地球在公轉軌道上前進的一小段距離,那麼地球就要多轉4分鐘,才能讓太陽在天空中的位置達到和前一天同一時刻的同一位置。也就是說,地球自轉一圈的時間是以指向太陽中心為參考點的,而不是自己轉完一圈。這就是為什麼地球每天都繞著太陽公轉,和太陽的位置一直在發生變化,但是每天的中午十二點,當你抬頭的時候,太陽都能處在當天天穹的最高點。



那麼現在地球的自轉就是我們認為的24小時了?


還不是的,如果我們用非常靈敏且準確的原子鐘以遙遠的恆星背景為參考,對地球的自轉進行測量的話,我們就會發現地球的自轉周期並不總是24小時,也就是地球的自轉速度在波動,大小在毫秒級上。造成地球自轉速度波動的原因有天文學上的因素,還有地球本身的因素,以及人類的活動。



天文學上因素最為重要,效果更大,也更持久,而且大家也很熟悉,就是月球以及太陽對地球的潮汐制動。尤其是月球,它雖然小,但是離地球很近,它對地球產生的潮汐力要大於太陽。由於月球的存在,我們就能在海邊看到海浪不停地拍打海岸,這是因為月球的公轉速度總是滯後於地球的自轉速度;


它造成的海水隆起也會滯後於地球的自轉,所以在地球上就會形成規律性的潮汐,所帶來的效果就是地球與海水摩擦消耗自身自轉動量,並且會把自身自轉動量一點點的傳遞給月球;



使得月球公轉的越來越快,逐漸地遠離地球,而地球自轉速度則越來越慢。進而造成地球的自轉周期總是比24小時長了那麼一點點,長此以往我們鐘錶時間就會滯後於地球的自轉時間,這就是為什麼從1972年起,我們定期會把自己鐘錶撥快1秒,到今天為止我們已經給鐘錶加了27次潤秒了。


這就是天文學上,月球對地球的自轉的影響。可以預見的是,未來地球自轉的時間會越來越長,達到一天25小時也是有可能的。因為我們知道在地球的歷史中,它剛誕生的時候轉一圈只需要6個小時,恐龍的一天也就23小時。



但是影響地球的自轉還有地球本身的變化,和人為因素,而且這兩個因素甚至會導致地球自轉速度在短時間內加快,使得我們一天比24小時短。例如在2020年的時候,地球的自轉就比近幾十年變快了,未來一段時間內,據預測地球自轉還會變快,2021年全年平均每天會比24小時短0.05毫秒。這是為什麼呢?



首先我們需要了解下,一個物體所擁有的自轉動量它是守恆的,自轉動量等於轉動慣量乘以角速度。既然地球的自轉加速了,那就說明地球的轉動慣量變小了。那麼轉動慣量又是什麼?它其實就是一個旋轉物體繞軸的質量分布情況,如果質量分布發生變化,那麼轉動物體的轉動慣量就會發生變化。


有一個很好的例子就是旋轉的滑冰員,當他把胳膊伸出來以後,它繞軸的質量就會向外分布,這是它的轉動慣量就會增大, 為了保證動量守恆,那麼它的速度就會降低。



當他想讓速度升起來的話,就需要把質量往轉動軸的附近收縮,因此當他收起胳膊的時候,又快速的轉了起來。那麼同樣的道理,地球自轉加快了說明一個問題,地球的轉動慣量降低了,也就是地球的質量更加的靠近自轉軸。哪種現象可以達到這樣的效果?



地震,地震其實就是地核收縮,板塊沉降的結果,也是重元素下降,輕元素上升的過程,每一次地震都會導致地球的質量分布更加的靠近自轉軸。這一效果確實會在短期內比較顯著地改變地球的自轉速度,10年前發生在日本的8.9級地震,直接上地球的自轉周期縮短了1.8微妙。最後就是人類的因素。



一個人確實不能改變地球的質量分布,但是全球人合作,卻能讓地球地貌發生了翻天覆地的變化。


最大的影響就是人們在高緯度地區修建水壩,我們知道全球的河流絕大部分都是流向赤道方向,如果我們在全球高緯度地區大量的修建水壩,就會導致本應該遠離自轉軸的質量,大量的囤積在了更加靠近自轉軸的地方;


那麼地球的轉動慣量就會降低,自轉就會加速。


從科學上來說,對地球確實有影響,但這個效果並不明顯。最大的影響,還是近些年來人類的活動導致的全球氣候變暖;



南北極冰蓋融化,高山冰川融化,那裡儲存著大量的水資源,而且高度很高,高山的冰川就不用說了,就南極的冰蓋海拔2000米以上,水資源3000萬億噸。如果這些水全部融化,就會造成這些巨大的質量流向更低的地方,總體上來說會導致地球轉動慣量降低,自轉加速。


以上的這些除了天文學上因素外,都是目前地球自轉在短時間內加速的原因,人類也為此貢獻了一份力量。

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  • 地球為什麼可以自轉和公轉?
    但是您可能會問,為什麼地球自轉周期不是像月亮那樣和公轉周期一樣呢?月亮之所以會出現自轉和公轉周期一樣是因為地球的潮汐力對月亮的影響很大,形成了所謂的潮汐鎖定。但是太陽對於地球的潮汐力就不夠大,無法對地球進行潮汐鎖定,所以地球的自轉就比較隨意。您可能還會接著問,如果地球自轉快很多或者慢很多行不行呢?
  • 地球「自轉」速度有多快?為何人類毫無感覺?
    地球「自轉」速度有多快?為何人類毫無感覺?放飛心情去旅行,旅途有你更精彩,歡迎收看本期內容,人類已經在地球上生活了兩三百萬年的時間,但是對於地球的了解還不是非常全面,不過對於地球自轉這個事情很多人都是知道的,雖然我們生活在地球上感受不到這種變化,但是地球也一直在不停的圍繞太陽公轉和自轉。
  • 地球自轉速度近年加快,科學家建議將世界時間減少 1 秒
    本文轉載自:ccyp.com雖然我們沒有感覺,但數據表明地球目前自轉速度比半世紀前還要快,一天時長實際上略短於目前規定的
  • 地球自轉速度加快,一天不足24小時,你感覺到了嗎?
    地球雖然自轉的非常規律,但是它在太陽系中並非孑然一身,而且它也不是一個質點,周圍有很多的天體引力都會影響它的自轉,導致它的自轉速度持續的波動,當然速度變了自轉周期也就變了。對地球自轉影響最大的就是我們熟知的潮汐引力作用。在太陽系中對地球潮汐引力作用最大的天體並非是太陽,而是地球的衛星月球。
  • 地球自轉加快,一天已經不足24小時,科學家:人類要開始警醒了
    能量守恆定律適用於自然界中所有的事物,從地球形成以來,距今已經過去了大約40多億年,如此漫長的時間,地球面貌發生了翻天覆地的變化,許多新的事物產生了,又有很多的舊事物消亡了,有無數「統治」過地球的生物滅絕了。人類發展到現在,可以說是目前已經地球物種進化最為高級的一種生物了。
  • 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?太陽出現的原因在46億年前太陽系的附近,有各種光子,因為特殊的情況下讓它們發生了變化,在這種收縮的情況下,慢慢朝一個點開始聚攏,久而久之形成了我們所看到的太陽。
  • 如果地球瞬間停止轉動,時間長達10秒鐘,人類會遭受什麼影響?
    還有它從誕生以來到目前為止已經有了46億年,在這些年間,它從沒有一刻停止「工作」,也就是不停地在轉動。也就是因為它不停轉動,我們才能感受到晝夜更替和一年四季的變化。我們逐漸適應地球上的環境,而地球上不僅僅有人類,還有各類生物,我們共同生存在地球上,已經有了悠久的歷史。然而,有人提出這樣一個問題,如果地球瞬間停止轉動10秒,對人類和地球上的生物會有什麼影響?