地球公转一周大概是多长时间,地球的自转是惯性吗?
2023-05-19 小编 【 字体:大 中 小 】
地球的自转的确是惯性运动,不仅仅是地球,其他天体的自转也都是因为惯性,而且这种惯性运动早在地球诞生之初就开始了。
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地球为何能在惯性作用下一直自转45亿年之久,这么漫长的时间为何没有停下来呢?
一切还要从45亿年前太阳系刚刚诞生的时候说起。
大约46亿年前,我们的太阳还没有诞生,当时的太空完全是一片混沌,大片的气体云组成了星际云团,这些云团都是早期的超新星爆发之后喷射到星际空间的“残渣”,主要有氢和氦元素组成。
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超新星爆发的强大力量,让星际云不断运动,并且发生旋转。在运动的过程中,某个位置的云团密度更大,温度更高,在引力的作用下,周围的云团开始向这个位置聚集。
在聚集的过程中,旋转加速,温度密度急剧攀升,质量越来越大,引力也不断增加,进而吸引周围更多的物质,结果就像滚雪球那样,越来越多的物质开始向中心聚集,到了某个临界点,就引发了核聚变,一颗恒星就这样诞生了。我们的太阳也是这样诞生的。
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在恒星诞生过程中,一开始中心区域旋转的并不快,角动量也不大。不过随着物质不断向中心聚集,旋转速度越来越快,角动量也开始变大。
太阳在形成过程中,并不会吸引周围所有的星际云。边缘部分的星际云和尘埃在漫长过程中形成了八大行星,小行星,彗星等各种天体。
这些天体也获得了太阳的部分角动量,由于公转速度很快,并没有被太阳强大的引力束缚。
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其实太阳的形成和旋转过程在我们日常生活中,就可以看到类似的现象,也能让我们更容易理解角动量的概念。比如说家里厕所都有地漏,当有水流向地漏时,就会产生漩涡,而且越是靠近地漏,旋涡就越湍急,水流的速度也就越快。
我们理解了行星的公转,再来分析一下行星为什么会自转。
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刚才说了,行星之所以没有被太阳强大的引力吸引到太阳上,就是因为它们的公转速度足够快,也就是说有足够的角动量。
于是,按照牛顿第一定律诠释,在没有外力的作用下,行星就会一直保持这样的运动轨道,围绕太阳旋转。
而行星之所以会自转,是因为行星形成之初,都是由太阳周围的尘埃和气体云分子组成的,这些尘埃和气体云都拥有各自的角动量,当它们聚集到一起的时候,角动量差就会让行星发生自转,除非角动量差正好为零,理论上可能会有这种情况,但实际上是不会出现的。
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科学家们研究发现,地球刚诞生时,自转速度比今天更快。不过随着一颗直径与火星大小相当的小行星撞击地球,巨大的撞击力让地球自转速度变慢了,同时撞击形成的大量碎片飞到几万公里之外的太空,这些碎片在引力作用下慢慢聚集在一起,形成了月球。
如今地球上的一天大约为24小时,准确来讲是23小时56分4秒。这个时间并不是固定不变的,因为我们的地球自转速度越来越慢,这意味着每一天的时间会越来越长。
只不过地球自转变慢的速度并不明显,非常缓慢。每过一百年,地球自转一周,也就是一天的时间也仅仅增加了大约2.3毫秒,所以我们根本感觉不到每天的时间在增加。
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地球自转速度为什么会越来越慢呢?主要与月球有关,由于月球对地球的潮汐作用造成的。
月球一直围绕地球公转,产生的潮汐引力会造成地球海洋运动,也就形成了潮起潮落,这个过程会改变地球自转速度,改变地球自转的角动量。虽然改变的并不明显,但日积月累,年复一年,时间长了就会体现出来。
根据目前地球自转变慢的速度计算,在大约两亿年之后,地球自转一周的时间会比现在慢一个小时,也就是说,那时的一天有大约25个小时,而不再是24个小时。
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如果太阳系可以一直稳定存在,在漫长的岁月过后,随着地球自转速度越来越慢,最终将会彻底停止自转。不过这一天太遥远了,并不会到来,因为我们的太阳在大约50亿年后就会因为燃料耗尽而走向死亡,太阳死亡意味着太阳系的终结。
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总之,地球的自转确实是一种惯性,而这种惯性在没有外力作用的情况下,会一直保持下来。地球所处的空间几乎完全是真空环境,除了月球的潮汐引力之外,并没有其他力阻碍地球的自转,所以地球能够一直自转长达45亿之久!
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