地球的自转和公转(地球自转为啥我们感觉不到)

要回答这个难题,我们就要回到45亿年前刚诞生的地球来提出我们的疑问:“为何地球在诞生之初就开始了自转?”

当我们的太阳系由一种叫做星云的气体云团形成时,在重力的作用下,众多宇宙尘埃与气体聚集在一个并环绕着一个中心开始旋转。当它们紧聚一起并开始形成恒星与其它行星也就是我们的太阳与其他八大行星时,我们新生太阳系中的各个成员开始旋转并逐渐加速。

自转是如何加速的?

如果你想让一个物体加速旋转时,你可以尝试让它向中心收缩以此使其更加紧凑。正如一位滑冰运动员或芭蕾舞者通过收紧他的双臂是自己加速旋转那样。

以此类推,当气体、尘埃与岩石逐渐向中心紧聚时,地球的自转速度也随着这一过程逐渐加速。

以上就是地球开始自转以及逐渐加速自转的原因,但地球的自转为何从未停止?

地球持续自转的原因

理论上来说,运动中的物体会一直保持其原有的运动状态除非你增加或减少其能量。

想象你正在玩陀螺,在陀螺脱手的同时,你给予其旋转的能量。但陀螺的转速会逐渐下降因为地面与陀螺的接触面间产生的摩擦力会逐渐将陀螺的动能转化为其他类型的能量。摩擦就是物体与物体接触并且相对运动时带走能量的东西。正如你下山时,用脚在地上拖动以减速时那样。当动能减少时,物体的运动速度便自然下降。

图解:透过长时间曝光摄影技术拍摄的星迹,是相对不动的星星随地球转动而产生的光迹,为地球自转的证据之一

而旋转中的陀螺并不会受过多的摩擦力的影响因为它与地面的接触面极小。这就是为何陀螺能旋转这么久。但无论其速度有多快,陀螺周围空气所产生的摩擦力会都停止陀螺的旋转。

地球的自转

让我们想象下,地球围绕太阳公转的同时持续自转,自转的运动会一直持续除非有外力介入改变其原有的运动方式。但是因为地球的体积大的原因,想要改变其运动方式便意味着需要耗费更多的能量。

图解:在春分时从太阳看到的地球转轴倾角(或倾角)和它相对于自转轴和轨道平面

然而,地球的自转并不像陀螺一样在地上旋转,这意味着地面与空气给予陀螺摩擦不会在地球自转的过程中产生,这就是地球能持续自转而不停止的原因。

图解:以SI日为基础导出1962-2010年的每天长度变化。

但是,某些因素正在减缓地球的自转并且在未来可能改变地球的自转。你可能听说过月球能够在地球的海洋中引起波浪和潮汐。而正因如此,地球的自转周期正在非常缓慢地下降(大约每50000年减速1秒)。与此同时,月球也在慢慢远离我们。

当地球和月球还处于诞生早期时,月球离我们更近(事实上,人们认为月球曾经是地球的一部分,但它们在一次与一颗巨大的小行星的爆炸碰撞中分开了)。

图解:在像地球的一个顺行平面,恒星日是短于太阳日。在时间点1,太阳和遥远的恒星都在头顶上(在相同的方向上);在时间点2,行星转动360°,遥远的恒星右出现在头顶上,但太阳并不在头顶上(1→2 =一恒星日);太阳要稍后,在时间点3,才会抵达头顶上(1→3 =一太阳日)。

但我们是如何得知的?科学家们通过研究岩石发现,过去一年里的天数要比现在多得多。而在恐龙时代,一天是22小时,而非现在的24小时。

太阳的引力也会使地球的速度减慢一点。如果小行星或彗星撞击地球,则可能加速地球自转,也可能使地球自转慢下来,甚至使地球无序地滚动(科学家认为这可能是发生在天王星,在星球的另一侧——你可以发现云产生的是垂直条纹而不是水平条纹,而地球,木星和土星上都有这类水平条纹)。

来看看更多有趣的行星自转的例子:

所有的行星都有不同的日长。水星的一天大约是59个地球日,而木星的一天只有10个地球小时。

如果你把一天定义为一个完整的旋转的话,金星有将近117个地球日中最长的一天。除了天王星,其他所有行星的自转方向都与其相反的。

不同的昼长不但与行星的成因有关,也与它们年轻的时候受到的撞击有关。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. 火星蜘蛛- theconversation

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