地球已经自转了45亿年,什么时候才能停下来?
地球诞生至今已有45亿年的历史,从诞生之初就一直在绕着太阳公转,自身还在不断地自转。太阳每天东升西落,就是地球自西向东旋转引起的。
力并不是维持物体运动的原因
地球虽然处于不断的运动之中,但是茫茫太空中几乎空无一物,地球在太空中运动时几乎不会遇到阻力,所以不需要一直提供动力。
小汽车靠燃烧汽油产生的动力驱动轮子转动,一旦燃料烧完了,小汽车也就动不了了,这是因为小汽车在地面运动时会持续受到地面的阻碍,这种阻碍作用就是轮子和地面之间的摩擦力,小汽车想要持续运动就必须要克服这种摩擦力,当然需要持续供给能量。
没有阻力的作用,物体能够一直保持运动状态,那是因为物体具有惯性。那啥是惯性呢?惯性就是物体保持静止或匀速直线运动状态的一种性质,是对其自身运动状态改变的一种阻碍程度,通常用质量来衡量,质量越大,惯性越大。牛顿在惯性定律中就明确描述了这种现象,只要没有外力阻碍或者合外力为0,物体就能够一直保持静止或均速直线运动状态。也就是说,力并不是维持物体运动的原因,力只能改变物体的运动状态。
万物皆在运动,地球自诞生就保持高速运动。地球质量非常庞大,因此惯性也比较大,并且地球在宇宙中运动时几乎毫无阻力,所以地球能够一直保持自转,根本不需要外界提供动力。虽然地球一直在自转,不过地球的自转速度一直在变慢,下面将会介绍地球自转变慢的原因。
地球的运动状态主要受引力支配
在广袤无垠的宇宙中,地球主要受到太阳和月球的引力影响。由于受到太阳的引力作用,地球才以近似椭圆形的轨道绕太阳公转。地球本身具有很大的公转线速度,在公转的过程中,势能和动能不断转化,机械能保持守恒状态,这就是地球为啥没有掉到太阳上去的原因。月球是地球的卫星,月球绕地球公转与地球绕太阳公转的原因相同。月球的存在还能稳定地球的自转轴,地球的气候能够一直保持稳定就与此有一定关系。
太阳或者月球施加给地球的引力,除了能够改变地球的运动方向以外,还能产生潮汐作用,也就是使地球发生形变,这种影响会使地球的自转速度变慢,每个世纪地球自转周期大约增加1~2毫秒。运动的物体具有动能,旋转的物体具有角动能。而这种潮汐作用产生的摩擦力会使地球的角动能转变为内能,从而使自转速度慢慢降低。研究表明,在地球诞生之初,地球的自转速度极快,大约每4个小时自转一周,随着自转速度的变慢,现在地球自转一周大约24个小时。
太阳虽然比地球和月球的质量大得多,但是地球和月球距离比较近,所以地球和月球之间的潮汐作用更加强烈,是日地之间潮汐作用强度的6倍。由于地球的质量比月球大得多,月球目前已经被地球潮汐锁定,这就是为什么我们从地面永远只能看到月球的一个面,看不到月球背面的原因。运动的物体具有动量,旋转的物体拥有角动量。由于地月系的总角动量守恒,当地球的自转变慢、角动量减少时,月球的公转角动量便会增加,并逐渐远离地球。激光测量数据表明,目前月球正在以每年3.8厘米的速度远离地球。
下图形象地说明了地球是如何减缓月球自转速度的。
什么是潮汐锁定?就是同一天体公转周期和自转周期保持一致的运动现象。引力的作用是相互的,据估计,几十亿年之后地球也会被月球潮汐锁定。到那时,地球的自转周期、月球的公转周期和月球的自转周期都会保持一致,大约为47天,地球只有一个面才能看到一个很小的月亮,月球也将会停止远离地球。目前,科学家已经在宇宙中发现了这种两个天体之间相互潮汐锁定的现象。如果地球被太阳潮汐锁定,那么地球一面会一直被太阳炙烤,另一面会一直保持黑夜。不过在这之前,地球很有可能会被演变成红巨星的太阳吞噬。
地球自转的初始动力来自哪儿?
万物诞生于一场史无前例的大爆炸,经过一段时间的冷却,宇宙中的基本粒子形成,并组成了简单的原子、分子,这些物质(主要是氢)又聚合成星云。在引力的作用下,星云内部发生坍缩,形成了恒星乃至行星。太阳和地球都诞生于同一片星云,像地球这样的行星其实是由太阳诞生之后的边角料构成的。
除了地球在自转,太阳本身也在自转。既然是诞生于同一片星云,它们自转的初始动力也就来源于那片星云。在太阳未形成之前,由于星云内部的密度分布并不均匀,引力的分布自然也不均匀,于是便会形成力矩。在力矩的作用下,星云便开始旋转起来。当星云坍缩形成太阳时,由于角动量守恒,太阳也继承了星云的旋转特性。并且在坍缩过程中,由于旋转半径缩小,旋转速度也会加快。
太阳诞生之后,周围的尘埃盘也会随着太阳的旋转而旋转,并且与太阳的自转方向保持一致。当这些边角料形成地球等行星时,它们几乎都处于同一个轨道平面上,通常公转和自转方向也相同。除非有外力改变,不然不会发生变化,太阳系内的金星和海王星就是受到了其它天体的猛烈撞击,导致自转方向改变或者自转轴发生较大倾斜。
下图展示了太阳系八大行星的自转轴倾角以及自转方向。
总结
综上所述,万物运动的初始动力来源于宇宙大爆炸,而地球、太阳等天体的自转特性继承自星云。在旋转过程中,由于天体之间的潮汐作用,地球等天体的自转速度基本上都在变慢,最终会引发潮汐锁定现象。由于太空中几乎没有阻力,并且地球拥有巨大的旋转惯性,这意味着地球几乎不可能停止自转。
地球自转减慢的速度很缓,除非地球在很短的时间内来个急刹车,不然几亿年内根本不用担心会对人类产生什么影响,更加应该担心的是小行星撞机等事件。
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不会停止的。地球自转是因为地球周边行星和恒星的共同作用。但从地球诞生以来,自传的速度会逐渐变小,差不多是100年增加1.6毫秒。
地球从它出现到现在一直都是围绕太阳自转,如果有一天太阳消失了,那么地球就会停止自转。
地球的自转是靠自身的引力和太阳系的关系。或许等地球没有了引力,或者离开了太阳系,它就会停下来。
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