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地球誕生開始一直在自轉,到底是什麼力量能讓地球自轉46億年?
2023/04/17

簡單講,地球自轉46億年,是因為慣性,而不是什麼神秘力量。

在國中物理課上我們都學過牛頓第一運動定律,一個物體在不受力或者受到的合力為零時,這個物體總是會保持靜止或者勻速直線運動。一個物體保持原有運動狀態的性質就被稱為慣性。

這種慣性其實與我們的日常生活經驗是有悖的,比如說一輛行駛的小汽車只要不給油,很快就會停下來,而不會因為慣性一直運動下去。

這是因為日常生活中,物體受到的合力不可能為零,合力為零只是理想中的完美情況,現實中不會出現,我們日常生活中到處充滿了摩擦力,空氣阻力等力量。

如果離開地球到了太空,就不會有摩擦力和空氣阻力的影響了,意味著只要給一個物體足夠快的初速度,讓其脫離地球引力,之后就可以完全憑借慣性一直飛向遙遠深空。

人類發射的各種外太空探測器就是利用物體擁有慣性的原理,在脫離地球引力的過程,給探測器提供極大的能量,讓其在短時間內獲得足夠快的速度,比如說達到第二宇宙速度,然后就可以擺脫地球引力,不需要消耗任何能量,憑借慣性飛向太空。

當探測器接近目標,比如說火星,需要改變探測器的速度和飛行方向時,才需要消耗能量,用來變換軌道,最終來到預定軌道。在此之前的漫長太空飛行,完全不需要任何能量,僅憑慣性即可。

當然,我們的地球自轉過程并不是勻速直線,但同樣具有慣性,就像我們小時候玩的陀螺一樣,給陀螺一個初始力量讓其轉動起來,之后就不用再給陀螺提供能量,它也能轉動很長時間。

當然,陀螺終究還是會停下來,那是因為陀螺與地面之間會產生摩擦力,同時還有轉動過程中產生的空氣阻力等力量,這些力量都會讓陀螺慢慢停下來。

而地球具相當于一個超級「陀螺」,不同的是,我們的地球自轉的環境幾乎是完美真空,地球在太空中自轉幾乎不會遭受任何阻力,只要沒有阻力,地球就可以憑借慣性一直轉動下去。

你可能會說,太空也不是絕對的真空,還是會有阻力影響的。理論上確實有影響,不過由于阻力太小,再加上地球質量實在太大,阻力的影響完全可以忽略不計。

轉動起來的地球根本不需要能量就可以一直轉動下去,憑借的就是慣性。所以,更關鍵的問題在于,地球一開始是如何轉動起來的?是什麼力量讓地球轉動起來的?

地球自轉的原動力在太陽系還沒有形成之前就存在了,來自于太陽系的前身,龐大的星云。大片的星云在引力的作用下,不斷坍縮最終形成恒星,在這個過程,自轉就已經開始了。

為什麼星云在坍縮的過程中會發生自轉呢?

組成星云的氣體云分子在向內坍縮的過程中避免不了碰撞,碰撞就會發生旋轉,而這種碰撞不可能是正好完全對稱的,結果就是由星云坍縮產生的恒星一定會獲得一個初始角動量,這種角動量意味著太陽會自轉。

太陽形成之后,開始憑借自己強大的統治力塑造整個太陽系,在八大行星形成的過程中,太陽會把自己的角動量的一部分分給八大行星,這樣我們的地球就獲得了自轉的原動力,轉動起來之后的地球憑借慣性一直自轉到今天,長達46億年!

當然,影響地球自轉速度的因素并不僅僅是太陽,還有很多,比如說隕石的撞擊。一顆火星大小的行星就曾在地球誕生初期撞擊過地球,影響了地球的自轉速度,同時還直接創造了月球,撞擊的碎片飛向太空,在引力作用下聚集成月球。

幾十億年后的今天,太陽系的環境已經相當穩定,但在這種穩定環境下地球的自轉速度并不是一成不變的,而是在逐漸下降,只是下降的速度太慢了,我們很難直觀地感受到。

地球的自轉速度之所以在下降,主要是受月球潮汐引力的影響。潮汐引力不但會讓地球自轉減速,同時還會把月球推離地球,科學家們發現,月球正以每年大約3.8厘米的速度遠離地球。

同時地球自轉速度也在下降,不過需要漫長的時間才能明顯體現出來。比如說在十幾億年前,地球自轉一圈只需要18小時,那時候的一天就是18小時,而如今的一天已經達到24小時。

在數億年之后,一天的時間或許會超過30小時甚至更長,而月球也可能徹底遠離地球,我們用肉眼可能再也看不到月球了!

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