地球自轉一周24小時,但早期比這快得多,不過未來或長達47天

2020-12-19 科普大世界

我們都知道地球上一天是24個小時,這個時間不會變化,這是因為地球自轉一周的時間正好是24小時左右(23小時56分04秒),但是如果從地球形成的時間跨度上來看,地球自轉的時間變化是非常大的。

有科學家認為地球剛形成的時候自轉一周還不到一個小時,有一個計算地球自轉的公式是這樣的,地球自轉一周時間=赤道周長/赤道線速度。而地球公轉軌道線速度(平均)為:29.8公裡/秒=107280公裡/小時,地球的赤道周長為40076公裡,這樣可以計算出地球最初的自轉一周時間為40076公裡/107280公裡/小時=0.37小時,也就是說只有22.2分鐘。

這麼快的速度真是讓人十分吃驚了,其實此說很值得商榷,首先是最初時的地球並沒有現在體積和質量大,再就是如此快速的旋轉,會使得像地球如此規模的巖質行星的地殼難以穩定,地球上的風速也將大得難以想像,第三就是太陽對地球的潮汐引力會發生潮汐鎖定作用,使得地球的運行速度變慢,所以地球不可能達到過如此快速的自轉運行現象。

天文學家們普遍認為地球的自轉活動一直受月球的很大影響,那麼要知道地球早期自轉速度的話,還需要了解月球是什麼時候開始影響地球的。通常認為月球是形成於某顆行星和地球的碰撞之中,這顆行星大概像火星那麼大,以傾斜的角度和地球發生了碰撞,之後有大量的物質拋散到太空,而在碰撞的一刻,地球的自轉速度實際上已經發生了極大的變化,並且地軸的指向也開始變得不穩定。

之後月球在拋散出去的大量物質中形成,由於它和地球相互間有著極大的牽引力,所以會對相互間的運行活動形成影響,特別是因為地球上有著面積廣大的海洋,還有厚厚的大氣層,同時地球內部的巖漿有液態的性質,這這些流體在月球引力作用下會在地球上形成潮汐摩擦,這種摩擦作用使得地球自轉變慢,同時地球潮汐對月球也施加一個向前的拉力,持續增加它的軌道機械能,於是月球公轉軌道會緩慢上升,這也是月球漸漸遠離地球的原因。

假設月球形成於42億年前,那麼通過計算就能發現,那時的地球一天的時間或者只有五個小時,而最初的月球距離地球也只有4萬公裡左右,但是通過40多億年的時間變化,地球的自轉活動已經被放慢到一天有24小時,而地月之間的距離也已經擴展到了平均38萬公裡,當然地球的自轉活動也會受到一些小行星撞擊的影響,不過主要影響者還是來自於月球的潮汐力(另外也有太陽潮汐力的部分作用)。

地球自轉變慢和月球遠離地球的這一趨勢以後還會持續,什麼時候什麼時候會停止呢?這就要看兩者相互的作用力什麼時候能達到平衡,通常認為衛星的自轉與公轉周期與行星的自轉周期相同時,兩者才會是最平衡的狀態,如今月球的自轉與公轉周期是相同的,但是這與地球的自轉周期卻不相同,不過通過計算可以得出,當地球的自轉周期達到47天的時候,才會和月球的自轉與公轉周期趨於相同,這也說明屆時地球上的一天將相當於現在的一個月半,這時兩者才能達到最平衡的狀態,而屆時的月球也將處在距離地球50萬公裡之遙的位置上。

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  • 地球自轉一周的時間是23小時56分4秒,為何把24小時規定為一天的時間
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  • 為什麼地球的自轉有時快有時慢
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