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在日常生活中,我们早已习惯了白天太阳的东升西落和夜晚的斗转星移,很少有人会去思考为什么会这样,似乎一切都是道法自然。我们也经常感慨时间一去不复返,日子过得太快了,期望日子可以过得慢一些,能让自己有充裕的时间将理想变为现实。不论是斗转星移也好还是期待日子能够变慢也好,中间其实蕴含着一定的基础科学知识,都与地球的自转有关,而这些基础的科学知识你未必真的都了解。
一、我们都知道地球在自转,但地球自转的原动力来自哪里?到底是什么能量能够驱使着地球一刻不停地自转?地球自转的原动力或者说最初能量,可以追溯至46亿年前的太阳系形成之初。事实上,包括太阳在内的各大天体的自转角动量都是来自太阳系形成之初的一片旋转的原始星云。随着星云中的大部分质量坍缩到中心,星云的旋转速度越来越快,这就好比花样滑冰运动员把手贴近身体,使自身的旋转速度变得越来越快一样。
最终,在星云的中心形成了太阳,残留下的气体云仍然在继续旋转,而且越靠近太阳,旋转速度越快。这些残余星云通过引力作用逐渐聚集形成了八大行星,其中就包括我们的地球。由于星云具有角动量,根据角动量守恒,从星云诞生而来的地球就会继承它们的角动量,从而继续保持自转和公转。由于太空是真空环境,没有摩擦力和空气阻力等耗散作用,地球就能以一个几乎恒定的速度保持不断的自转。这也是由伽利略发现的经典力学的基本法则之一。
二、地球可以天然地、长久地自转下去而不需要额外能量,那么地球可以看作是一台永动机吗?答案是否定的。需要明确一点,永远自转下去不等于“永动”,永动机的定义并非单纯字面上理解的“永远动下去的机器”,永动机是指不消耗能量而能永远对外做功的机器,它违反了能量守恒定律,所以现实中不可能存在。
三、地球的自转速度真的是恒定的吗?有没有可能变慢或者变快?可以明确地说,地球的自转速度有可能阶段性的变快,但长期的趋势是只可能变慢。事实上,目前地球的自转速度正在逐渐变慢,根据科学研究发现,地球的自转周期,也就是指一天的长度,每隔十万年增加1.6秒。所以,好消息是,我们期望的日子能过得慢一点正在发生,坏消息是,这种效应我们根本觉察不到,对我们来说也没有任何意义!
四、地球自转变慢的原因是什么?总体来说,原因可以归为两大类,即外部因素和内部因素,其中外部因素起主要作用。外部因素主要来自长期的潮汐摩擦效应,即月球和太阳的引力致使占地球表面71%的海洋发生潮汐,潮汐作用使得地球不是一个完美的球体,而是椭球体,地壳与海洋之间的剧烈摩擦导致两者的自转不同步,逐渐将地球的自转拖慢了。
导致地球自转速度变慢的内部因素主要来自无规则的地核运动和季节性的大气运动,这里就不细述,但内部因素可以归纳为两点:1,角动量不变时速度大小可以变化;2,角速度的方向与角动量的方向可以是不一样的。最后,据说有物理学家提过一个建议,只要地球人都一起努力,就能使日子过得慢一点:把全世界靠左行驶的汽车全部改为靠右行驶,一天的时间就会增加!这到底是什么原理呢?大家可以来分析下,小编会将原理发布在评论区。
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