地球重達60萬億億噸重,它轉動了45億年,動力究竟來自哪里?

网瘾少女 2022/11/20 檢舉 我要評論

地球差不多有60萬億億噸重,根據 慣性定律,物體的質量越大慣性就越強,因此地球能一直自傳下去,肯定是和它本身驚人的質量有關系,這種質量產生的慣性效應,讓地球保持原始的旋轉,那麼地球原始的旋轉是怎麼獲得的呢?說實話,目前還沒有完美的理論能解釋這個問題,但比較流行的說法有三種,分別是 角動量守恒天體撞擊天體磁場影響

角動量守恒是物理學當中最重要的絕對定律之一,一般上過學的人都學過質能守恒、動量守恒、電荷守恒,而角動量守恒卻很少有人知道,這是因為要理解它實在有點難,因為角動量的放行是抽象概念,因此它屬于偽矢量,幾乎沒幾個人能搞懂這類問題,在這里也不討論了,你就記住,任何物質都有角動量,哪怕是最小的分子也是具有角動量的,這個角動量的守恒原理讓物質旋轉起來。

(太陽系形成過程簡圖)

太陽系早期就是一團星云,主要成分就是氫,這些物質具有角動量會讓它轉起來,因此早期的太陽星云就是旋轉的。突然有一天星云中發生引力坍縮,中心部分開始形成太陽(恒星),受角動量的影響太陽從誕生那一刻開始也會自轉,此后太陽的引力作用會吸引更多的物質聚集到它身上,隨著質量的增加旋轉速度也會加快(角動量守恒),在這種旋轉作用的帶動下,整個星云會變成一個 旋轉的盤子結構。

(正在形成的星系)

(轉著轉著就會變成一個盤子)

盤子上的不同位置會形成行星,這些行星本身也具備角動量,因此也會自轉,又因為盤子旋轉方向與太陽自轉一致,因此各個行星的自轉方向也應該與太陽一致。這就是角動量影響行星自轉的理論脈絡,看上去天衣無縫,但實際上有很多疑點。

(太陽明顯比其它行星大得多得多)

比如,太陽那麼大的質量,本應該是太陽系旋轉最快的天體才對,但實際卻是太陽轉得很慢,反而是那些小行星轉得比較快;8大行星中的6個自轉方向與太陽一樣,天王星的自轉軸差不多和公轉軌道面重合,因此它是躺著圍繞太陽自轉的,而金星是個更明顯的例外,它的自轉方向和太陽的自轉方向完全相反,這就讓角動量守恒與行星自轉的關系受到質疑。

(天王星的自傳示意圖)

好在天文學家有更好的解釋,一般認為,天王星躺著自轉應該是因為收到了天體的撞擊,導致它偏離的原先的軌道,自轉軸也發生了傾斜,這種天體撞擊的理論很有說服力了,因為其它6個自轉方向與太陽一樣的行星,也存在自轉軸傾斜的現象,各個行星的自轉軸傾斜角度如下圖所示:

圖中的Uranus就是天王星,其它天體除了距離太陽最近的水星之外,自轉軸都有傾斜的現象,這說明它們或多或少地都被撞擊過,注意金星Venus的自轉方向與大家都不一樣。

此外,天體撞擊也可能是行星自轉的原因之一,因為天體在形成的過程中,會不斷利用自身引力將周邊的物質吸引到自己身上,這種合體本身就是撞擊,相當于施加在星球身上的外作用力,理所應當會改變星球的運動狀態,比如讓它轉起來。行星形成過程非常漫長,比如地球至少用了40多億年才完全形成,這麼漫長的時間里行星有足夠的機會接受撞擊,并旋轉起來。

(撞擊示意圖)

最后,行星自身的磁場和太陽的磁場相互作用,也是帶動自轉的原因之一,比如金星就沒有穩定的磁場,太陽系的其它行星都有穩定的磁場,這或許就是金星自轉方向與太陽不一致的原因所在。

(太陽系的行星當中只有金星沒有磁場)

除了上述物理原理之外,有關天體自傳運轉的理論還有很多,在此就不一一詳述了,有很多復雜的原理真不是一般人能夠理解的,歡迎大家補充。

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