地球自转的能量是从哪里来的?地球悬在空中为何不会坠落?

新世说新语


浩瀚宇宙有种各种各种各样的星球,都有自己的运转轨道。而地球是围绕太阳转,太阳围着银河系的中央转。

宇宙中没有上下左右之分,由于太阳本身质量非常大,所以对时空造成了扭曲,导致周围的星体都会像太阳运动,离太阳越来越近。当然太阳和所有银河系的星体一样都距离银河系的中央越来越近,而太阳系也离太阳系公转中心也越来越近。大家看上图似乎不好理解。

爱因斯坦曾经就提出过,星体会对时空造成扭曲。质量越大,造成的扭曲也越大,而对周围的引力也会越大。好比黑洞,黑洞是一个质量非常大体积非常小的天体,所以它对周围的引力大到连光都不能逃逸。

扭曲的时空好比一个圆锥体,小行星都向圆锥体最顶端移动,而中间的行星又围绕其他的行星运动,以至于它造成的扭曲时空也在运动和旋转,这样以来对周围的行星既有向心力又有离心力,当然向心力大于离心力,以至于周围的行星都会沿着扭曲的时空边缘围绕中心运转。一旦中心行星旋转速度过快达到某速度,离心力会大于向心力,会导致某些行星从该星系中离开,称为星球逃逸。

所以,地球不是悬挂在空中,而是因为太阳对时空扭曲和公转而形成的向心力大于离心力。地球既然有自己的公转,当然内部的岩浆因为地球对时空造成扭曲,而时空对它的压力,使内部压力增大温度增高,内部物质熔化,又因为地球公转和自转,导致内部的岩浆也会围绕内部空洞边缘不断远动同时产生能量。


清新大叔

好问题,而且这两个问题还有强烈的关联呢。

看了下面众多的答案,中学物理老师应该扣奖金。地球悬在空中为何不会坠落?这个问题是个好问题,是从日常经验进入物理世界,或者说得更直接一点,进入牛顿物理学世界的敲门砖,当年一个苹果砸中牛顿,他因此获得灵感,提出了万有引力理论的故事,应该是很有知名度的,虽然此类故事大多是后人编造的,不必较真。

但是苹果为何往地上落,而不是往天上飞,的的确确是个需要解释的现象,而牛顿对此的解释则是:任何具有质量的物体彼此之间都会有一种相互吸引的力量,这种力量叫万有引力,注意万有引力是一种相互吸引的力量!地球吸引着你,你也同样吸引着地球,并且存在于你和地球之间的引力大小是完全一样大的,至于为啥是你向着地面坠落而不是地球向着你而去,仅仅是因为它的质量和你相比真是太大了,所以它向你飞来的速度可以忽略不计。

图示:万有引力 公式,牛顿的主要声誉来自于这个公式。因为它不仅能解释苹果的落地,还能解释天体的运行规律,同时回答题主的问题:地球悬在空中为何不会坠落?

地球要坠落或者要往上飞或者要去任何地方,首先需要得有个净作用力拉扯它。不然它只会保持静止或者匀速直线运动状态,这是牛顿第一定律的阐释。对于宇宙空间中的任何物体来说,这个定律非常管用。提醒一下,我们从高处跳下来,向地球坠落,是因为地球在拉扯着我们!不然我们就会漂浮在空中。

实际上的的确确有个力在拉扯它,而且巨大无比。因此我们的地球就没有处于静止或匀速直线运动状态。而它也在向着拉扯它的物体坠落而去,没错,你可能猜到了,地球正向着太阳坠落而去,我并没有危言耸听,也不想制造恐慌情绪,或者妄图搞个大新闻。这事情早许多年就被人发现了,但我们并不需要担忧,就像我们也不担心,月亮会被地球拉扯过来把地球撞成八瓣。

原因在于月球不是静止状态,它在围绕着地球旋转,而旋转是需要向心力的,当向心力=地月之间的引力时,月球就不会真的掉到地球上来的,而地球同样在围绕着太阳旋转,正是这个旋转抵消了太阳对地球的吸引力。

虽然地球绕太阳旋转是公转不是自转,但是一个有公转的系统,那么自转就是必然现象,因为公转的能量来自最初太阳系成型之前旋转着星云,而星云的旋转即便不从外部获得能量,比如宇宙射线之类,只依赖微粒之间的万有引力,当它们汇聚成星球的时候,就能引发旋转,而不可能保持静止。


最后要说的是,人类用同样的原理,将卫星发射到地球上的空间轨道中去,通过绕地球旋转的方式来获得长时间甚至永久的呆在外层空间中。

如果你对绕地球旋转的物体,实际上是在向地球坠落而来感到疑惑的话,那么空间站上的失重现象就是证据,失重之所以发生,不是因为地球和你 之间的引力消失了,只不过是因为你正向地球坠落,同时空间站的质量太小,因此你和空间站之间的引力可以忽略不计。如果你站在月球上,由于月球也正向地球坠落,所以可以忽略地球对你的引力,但是月球已经很大了,所以你会感知到月球和你之间的引力。同时,足够大的月球让你没法轻易逃离它的引力范围,至少不是随便蹦跳两下就能成功的,但那些不太大的小行星上,比如几十公里大的那种小行星,你的确随便跳两下就能跳离小行星进入宇宙空间。

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三思逍遥

地球自转的能量来自于哪里?很遗憾,以现代科学知识水平来说,其实并没有一个肯定的答案。事实上,宇宙中得不到解释的问题不在少数。但是,虽然并没有一个肯定的答案,关于这个问题的假说却有很多,今天我们来聊聊的是其中的太阳风假说和太阳星云假说。

首先来看太阳风假说:太阳风是指太阳上层大气射出的超声速等离子体带电粒子流,在地球绕太阳公转的途中受到太阳风的侧面推力,使高空产生等离子高空环流,高空西风又推动地面西风和向东涌的洋流,进而推动地球自转。即地球自转的能量来自于太阳。

再来看太阳星云假说。该假说认为宇宙大爆炸之后某个阶段形成了太阳星云,当这样一个星云有了足够的密度之后,在自身重力的作用下就开始坍塌,形成一个加速旋转着的盘状结构,当旋转速度越来越快的时候临近的物质聚集形成星体,就形成了地球,水星等星体。星体的体积不断缩小,由于角动量守恒,角速度加快,所以自转角速度开始与公转角速度出现不同。而地球自转的能量就源自于最初使星云旋转的力量,即宇宙大爆炸时产生的能量。

那为什么地球悬在空中不会坠落呢?那是因为,其实地球并不是静止悬在空中的,它无时无刻不在绕着太阳公转与自转,且速度可达到29.783千米每秒。

当你给地球上一个物体超过一定限度的初速度,它也会绕着地球旋转而不是落到地球上。所以地球不坠落是因为它的速度太大啦!


镁客网

题主的表述实际上反映了一些非常有意思的东西,比如“地球……为何不会坠落”,“坠落”这个词实际上预设了一个前提,就是上下方向是我们已经默认好的,跟日常生活经验相一致的方向设定。既然是“坠落”,方向当然应该是向下的,对吧?问题就在于我们日常的经验,仅仅适用于跟我们日常生活的环境相近的那些情况,如果范围超出太多,条件差异过大,这个经验也可能就不再适用了。

不过从历史上来看,曾经有题主这种想法的人并不在少数。当“地球”概念被提出之后,关于“上下”方向和“球形”之间的抵触就一直在持续。只有像亚里士多德这样的哲学家们才指出,其实“上下”方向,在“球形大地”范围里必须重新规定,也就是朝向球心的方向就是“下方”。反之则是“上方”。所以我们地球上的物质总是倾向于落向地心,也就是落向下方。这是亚里士多德非常了不起的科学贡献,他颠覆并且修改了我们关于“上下方向”这种看似习以为常的概念的内涵。但是即便如此,许多人还是不理解,一直到牛顿指出万有引力的本质之后,这个问题才变得比较容易理解起来。相信大多数人听到“引力”这个熟悉的词儿,就会恍然大悟了。

地球自转的能量,我们需要指出的是,转动本身也是一种惯性(用转动惯量来衡量)。所以只要地球一旦转起来之后,它就可以保持继续转动下去(当然在这个过程当中,由于各种因素会逐渐地损耗能量,让地球转动变慢)。这个能量显然是地球“与生俱来”的,要弄清它的来源,就要追问到它的诞生过程。太阳系起源的 “星云假说”认为,当一团非常巨大的气体云坍缩时,会有一个优势方向变成扁平结构,这个扁平的面就会迅速的旋转起来,所以不但地球在转动,太阳系里每个星球都在转动。


松鼠老孙

我可以明确的告诉你,其他所有的答案不是扯犊子就是往神学推!首先许多回答者压根就不知道 能量是什么!

你这个问题有误!

首先 能量是人的大脑 从运动的现象中抽象出来的概念,用于量化物质的运动及其不同运动之间转换!也为了弥补人对运动的因果关系的缺陷!

至于那些说能量构成物质,能量是维持物质运动的原因等等,一看就是没有受过严格的科学思维培训,和民科没有什么差别!

运动是绝对的,没有原因,找原因只是人类为了符合自己因果逻辑的惯性定势。如果还要找原因只会陷入哲学中的对外关系说 最后达到神学 但是对问题的解决毫无卵用。。。为了避免这种思维死循环,我们认为能量只是为了量化的描述运动!

所有这个问题的因果关系有误!物质的运动不是因为能量,运动在前,能量在后!

比如:人类发明的数字可以具体量化财富,而不是因为有了数字才有了财富! 财富是本质,数字是量化工具(这里的数字相当于能量。财富相当于运动,它才是本质的现象!)

至于第二个问题

你可以想象此时此刻的你身处在宇宙空间,在这种情况下,只有物质和空间,时空扭曲。

地球的存在是物质,它在被太阳扭曲的空间上运动,那么它往哪里掉啊?

在宇宙空间中只有运动,没有坠落!


科学认识论

地球自转能量从哪里来,要明白这个问题,需要了解一下地球是怎么诞生的。 约在50亿年以前,银河系中存在着一块太阳星云。太阳星云是一团尘、气的混合物,形成时就有自转。在它的引力收缩中,温度和密度都逐渐增加,尤其在自转轴附近更是如此。于是在星云的中心部分便形成了原始的太阳。其余的残留部分围绕着太阳形成一个包层。由于自转,这个包层沿着太阳赤道方向渐渐扩展,形成一个星云盘。

由于太阳形成时周围的物质极其不稳定,一些大质量的物体逐渐开始聚集,便在太阳周围形成一个一个的的行星,地球也是如此。原始的地球是没有月球相伴的,但是在一个不知名的外来星体的撞击下,将原本静止在太空中的地球撞出了一个大的倾角,并且地球在这股强大的外力作用下开始旋转,而撞击的碎片则形成月球。

由于初期太阳系比较混乱,地球的自转速度受到外界的影响比较大,随着太阳系逐渐的稳定,地球的自转才趋于稳定。由于太空中没有空气,不存在摩擦,且太阳对地球的引力不做功;但是与地球的大气层存在摩擦,这就导致地球的自转速度慢慢降低,

但是这种变化是非常小,每隔几十甚至几千万年才有明显变化。

地球形成时基本上是各种石质物的混合物,初始地球的平均温度估计不超过1000℃,所以全部处于固态。形成后,由于长寿命放射性物质的衰变和引力位能的释放,内部慢慢增温,以致原始地球所含的铁元素转化成液态,某些铁的氧化物也将还原。液态铁由于密度大而流向地心,形成地核。由于重的物质向地心集中,释放的位能可使地球的温度升高约2000℃。地幔中分出地壳。地壳岩石受到大气和水的风化和侵蚀,产生了沉积和沉积岩,以后增长成为大陆。


零维立方体

地球无时无刻都在自转,自地球诞生以来从未停息,也没有人知道地球还要转多久。更没有人知道是什么为地球自转提供如此巨大的能量。关于地球自转能量来自哪里,目前普遍被认可的有两种说法。

地球自转是地球的一种重要运动形式,自转的平均角速度为7.292×10-5弧度/秒,在地球赤道上的自转线速度为465米/秒。
格林威治时间所说的一秒是一天的8.641万分之一,而1972年制作的地球时钟所定义的一秒是从铯原子中放射出的光振动91亿9千2百63万1千7百70次所需要的时间。
与铯原子振动数能维持一定速度相比,以地球的自转为准的格林威治标准时间是发生变化的,闰秒就是为了解决这种问题产生的一种时间概念。

第一种认为地球自传是由于地核内发生热核反应产生大量的能量,导致地核外岩浆围绕地核旋转,从而带动地球整体自传,同时,地核外岩浆的旋转也导致了地球磁场的产生和大陆板块的运动漂移!正如太阳最终会消耗掉它所有的能量,走向衰亡一样!地球的热核反应也再逐渐减弱,也从科学家研究的结果得到验证,几亿年前,地球的一年是400天,现在是365天,这表明了地球的自转正在减弱,最终,几十亿年后,地球的热核反应会停止,核外岩浆会冷却,自转也会停止,同时保护地球的磁场也会随之消失,该观点认为地球自转是应该地球内部热核反应为其提供能量。

第二种认为地球自转的能量是太阳系形成初期的角动量,只要没有外力作用,物体就会沿着原有的运动状态,直到永远。如果没有摩擦力等阻力,地球就会永远运动下去。现在地球确实在减速,由于月球的拖拽作用,地球自转确实是越来越慢,一天的时间将超过24小时,越变越长。试想如果你能有办法把地球自转的能量用起来,那么地球早晚也会因为能量耗尽停止自转。该观点认为地球自转是外部环境决定。

地球自转轴在地球本体上的位置是经常在变动的,这种变动称为地极移动,简称极移。1765年L·欧拉证明,如果没有外力的作用,刚体地球的自转轴将围绕形状轴作自由摆动, 周期为305恒星日。1888年人们才从纬度变化的观测中证实了极移的存在。1891年美国的S.C.张德勒进一步指出,极移包括两种主要周期成分:一种是周期约14个月的自由摆动,又称张德勒摆动;另一种是周期为12个月的受迫摆动。
实际观测到的张德勒摆动就是欧拉所预言的自由摆动。但因地球不是一个绝对刚体,所以张德勒摆动的周期比欧拉所预言的周期约长40%。张德勒摆动的振幅大约在0.06″~0.25″之间缓慢变化,其周期的变化范围约为410~440天。极移的另一种主要成分是周年受迫摆动,其振幅约为0.09″,相对来说比较稳定,主要由于大气和两极冰雪的季节性变化所引起。
将极移中的周期成分除去以后,可以得到长期极移。长期极移的平均速度约为0.003″/年,方向大致在西经70°左右。

大同那点儿事

1、地球自转的能量来自于原始星盘的初始自转动能,在重力影响下原始星盘坍塌成地球,根据角动量守恒原理,原有的星盘物质的转动动能不灭,继续以地球转动的方式保持能量。

2、但在地球内部地质运动耗损、地月系统潮汐力耗损、地球太阳系统潮汐力耗损作用下,地球转动能量逐步降低,地球转速变慢。

3、至于地球为何不落下,这是一个常识误差,原因是人们生活在地球表面,在地球重力场下形成了日常生活常识:认为重物是必然向下坠落的!然后又不自觉的把这个重力下落的日常概念推广到太空中去,认为地球也必须向下降落。

4、但在宇宙空间是没有所谓的上下左右的,根据牛顿力学原理,如果没有外力的作用,物体(包括地球)都只是保持原有的运动状态不变,因此如果在太空中没有什么力吸引地球的话,地球则自然的保持原运动状态,或者就像漂浮在哪里一样。

5、严格的,如果考虑太阳对地球的引力,地球的确会朝着太阳坠落,但由于地球在以30km/s的速度绕太阳公转,公转的离心力抵消了太阳引力,所以地球也会稳定在公转轨道上,而不会落向太阳。


楚楚夫

第一部分@科学现象篇:

很早之前,人类并不知道地球在自转,一直到16世纪时期天文学家哥白尼看到了这点,他在计算星球的位置的时候便有了地球每天在自转的设想,但是这只是设想,并没有实验去证明这个观点!一直到19世纪,法国物理学家博科进行了著名的"傅科摆实验"!提出除了赤道以外的的其它地方单摆的振动面会发生旋转现象,便间接的证明了地球存在自转的说法!



第二部分@科学疑惑篇:

地球为什么会自转呢?地球自转的能量从哪里来?为什么地球会悬在太空中呢?会坠落吗?能用科学解释吗?



第三部分@科学解疑篇:

据研究表明,地球自转的最初能量可以追溯到大约46亿年前的太阳系刚形成的时候!事实上,包括太阳在内的各大天体的自转角的能量都是来自太阳系形成之初!大约在46亿年前,太阳系的各大天体还没有形成,此处是弥漫着一片巨大的气体和尘埃云,它的主要成分为氦和氢,当然还有其他的少量的元素。在这大片星云中,气体分子之间互相碰撞,整体的自转角动量几乎不可能为零,因为分子热运动始终存在,并且它们还会受到附近其他各大天体的引力的影响!

此后随着星云中的大部分质量坍缩到中心,星云的旋转速度便越来越快!最终,在星云的中心形成了太阳,残留下的少量气体云仍会继续旋转,并且越靠近太阳,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。因为星云本身就具有角动量,而又根据角动量的守恒,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!而我们知道在太空中几乎为真空的环境状态下,会没有阻力的作用,地球就能以一个恒定的速度保持不断的自转!

(另外,月球的潮汐力能影响地球自转的速度!)

因为地球围绕着太阳转,太阳对地球的巨大引力提供了所有的向心力!所以地球能够一直围绕着太阳转,并且不会坠落!



第四部分@科学科普篇:

    • 月球围绕着地球转,地球围绕着太阳转,太阳围绕(银河系中心)黑洞转!
    • 太阳是太阳系的中心天体,占有太阳系总体质量的99.86%!
    • 太阳绕银河系中心公转周期:2.2 × 10的8次方年 !




科学无处不在

宇宙是真空的,飞船进入太空就不需要持续推进力,理论可以永远以初速飞行下去。地球本身可能是巨大行星相撞产生的碎片,后来很多小陨石撞击累积起来,再经过时间长河的演变而来。在最初的撞击时,已经产生了一定方向的力,没有外力影响下会永远不停的转动下去。

至于地球“悬空”,还是离不开最初的撞击。一开始地球也只是朝某一个方向飞行,基于最初撞击的力量。直到飞入太阳系被太阳的引力捕获,开始绕着太阳转。没有完全撞向太阳,也没能逃离太阳系。就像人类发射的卫星,基本已经没有推进能力,但是依然在近地轨道不停的绕圈,而不会掉下来。除非地球引力增加,或者减少。地球“悬空”也差不多的原理。


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