地球爲什麼會穩定地自轉?動力是什麼?

閒雲


地球自轉和公轉,地球自轉一週用時23小時56分鐘4秒,這個很多人都知道,但是知道地球為什麼自轉的人很多嗎?


為了弄清楚地球自轉的動力來源,就要從太陽系的形成過程說起。200多年前,哲學家康德認為地球包括所有的行星的自轉動力都來自於原始星雲中的牛頓慣性,以哲學的角度來說沒有問題,但是並沒有什麼科學性,康德認為地球自轉的動力來自於地球的內部。

很久很久以前,太陽系還沒有形成,太陽系還是一團巨大的原始星雲,星雲體積巨大,呈圓球型,並旋轉。在自身重力的作用下,星雲慢慢聚集,體積越來越小,密度越來越大,由於角動量守恆的緣故,自轉速度越來越大,到最後形成一個密度很大的球形核心,當密集到足以引發核聚變的時候,我們就可以說太陽形成了,與此同時,在以太陽為中心的一個很大的範圍裡有一個薄薄的圓盤,圓盤是原始星雲的聚集,最後在這些圓盤裡形成了幾個大的行星,圍繞著太陽公轉,而自身也旋轉起來,也就是自轉。雖然這個說法還是有一些問題的,比如說行星的形成過程就很匪夷所思了,但是這也是主流觀點。


幾個世紀以來,人們似乎已經習慣了把地球的自轉現象歸結為地球自身的行為,並且一些專家學者把地球自轉產生的角動量、慣性、科里奧利效應等引為自身的力源,哲學家概括而出“事物運動的動力都存在事物內部”這樣的普遍規矩。但是太空中是真空的,只要地球能夠自轉起來,就根本不需要動力維持,如果真的用地球自轉的能量來自於地球內部這樣的解釋,那為什麼地球不是自轉速度越來越快呢?

地球自轉的動力究竟來自哪裡還沒有人能夠說得清楚,300年前牛頓說地球自轉來自於上帝的推動,在於“上帝對地球踹了一腳”;200年前,康德和拉普拉斯認為地球自轉的動力來自於源於原始星雲收縮時產生的旋轉慣性;30年前,人類探測太空發現了太陽風,其像一隻巨大的手推動著地球的自轉。自從哥白尼印證地球在自轉這一現象之後,人們就開始探索地球自轉的起因,但是地球為什麼會自轉是現代科學至今都沒有解決的問題。


地球自轉還會一直持續下去,但並不是一成不變的,由於月球的潮汐力作用,地球自轉的能量是不斷被損耗的,這會導致地球的自轉速度逐漸下降,但是地球最終會被潮汐鎖定,地球自轉就會維持在一個穩定的狀態。


鏡像宇宙


首先,地球在太空中的自轉不需要動力。

牛頓第一定律就說了,除非有外力作用,否則物體會保持當前的運動狀態。宇宙是接近真空的,幾乎可以認為沒有阻力作用,地球雖然會受到自身存在的一些阻力作用和來自太陽/月球的引力,自轉速度逐漸變慢,但是這些作用力很小,所以人類不會感覺到地球的自轉有什麼變化。

其次,地球的自轉不是穩定的。

剛剛也說了,地球實際上會受到自身的阻力作用,這個阻力作用主要來源就是地球上的流體流動產生的阻力作用。要知道,地球上的大氣還有水,還有地下深處的岩漿,實際上都不是跟地球綁定在一起的,而是跟地球之間存在一定的相對運動,比如說地球上的風、洋流等等現象(下圖就是地球上風的運動)。這些流體與地球不斷摩擦,形成阻力,並且讓地球逐漸減速。


這種結構內部阻力的作用(更專業的說法應該叫阻尼)可以看下面這幅圖,可以看到,因為結構內部有一個可以活動的機構,不會跟隨物體完全同步運動,所以會產生阻力作用,讓物體的運動逐漸慢下來。地球也是受到這樣的作用,因此自轉速度會越來越慢,雖然說地球轉動速度變慢的程度不是我們肉眼可見,但是確實在發生。

除了這種阻力作用外,還有一種叫做“潮汐力”的作用會影響地球的自轉速度,這是跟地球與太陽、地球與月亮之間的引力有關。

綜合作用下,地球自轉減慢的速度大概是一天的長度(也就是地球自轉一圈用的時間)每一百年會增加1.7ms,這個速度顯然只有經過長時間的積累,才會顯現出來。科學家根據古生物的化石發現,大概在五億年前,地球一天是有420天的,所以那個時候地球的自轉速度要比現在快很多。

地球為什麼會在最開始自轉?

至於說地球最開始會有一個自轉的速度,這個說法很多,有的人認為是跟太陽系的形成有關,也就是說星際物質原本具有一個旋轉的速度,後來這些星際物質逐漸匯合形成太陽和各大行星之後,角動量還是不變的,這些角動量一方面變成了行星繞太陽的運動,一方面也變成了行星自身的自轉。

另外還有一個說法,就是地球是經過一次很可怕的撞擊——這次撞擊不僅帶來了地球的自轉(就好像踢在球的一側會讓球有一個旋轉的速度一樣),甚至於地球地軸的偏斜還有月球的形成都跟這次撞擊有關。

上面是兩種比較靠譜的說法,還有一些說法,諸如跟太陽風的作用、地球內部物質的運動等等,這些說法相對不那麼可信。


SilentTurbine


這是個有意思的問題,地球每天都在自轉和公轉,人類為了追求自己的目前也在不停的“轉”,難得在在人類忙的“團團轉”的時候還能想到這個問題。

地球自轉的原因目前都是假說,並沒有被證實

假說一:陀螺運動的自穩定性,地球在飛速的繞著太陽做公轉,為了維持公轉運動的穩定性,地球類似於陀螺通過自轉來維持穩定性。

假說二:慣性說。太陽系形成於一個原始的大型星雲,在星雲受到引力向中間收縮的過程中,為了保持角動量守恆,旋轉的速度就會越來越快,不僅在做公轉運動,在公轉的同時還有了自傳角動量,由於慣性地球就這麼一直自傳下去了。但是這只是猜想,因為如果按照這樣的猜想,越是靠近中心太陽,公轉的速度也是越快的,這卻是現實中相反的,並且按照這個理論,各個行星的旋轉方向也應該是相同的,但是這同樣與現實觀測相反,因此這個理論顯的不是那麼靠譜。

假說三:季風說。風是空氣的遠距離移動,有人估算過季風移動的大氣重達300多萬億噸,但是這個數據與地球的自重相比還是相差很大,個人認為季風移動使得地球自傳十分不靠普,這個最多也就影響一下地球的自轉吧。

核先生科普


地球穩定地自轉來源當然是數十億年形成的規律,在太陽系形成的時候就已經形成了,只不過自轉的速率不同。關於自轉,有一個很容易被誤解的天體,這就是月亮。我們都知道的,在地球看到的月亮總是隻能看到一面,背面是不能直接看到的,這個看起來就像月球不會自轉一樣。

但其實只要仔細想一下就知道,這不可能發生,月球在繞地球公轉的同時進行自轉,週期27.32166日,正好是一個恆星月,所以我們總是看不見月球背面。

反而,這個看起來不會轉的天體恰好證明了天體的自轉。自轉的動力來自原行星盤上的初始轉動,來自於恆星的形成,所以地球的自轉和公轉都來自太陽星雲形成的能力。

自轉還涉及到地球軌道上的物體聚集之後的轉動能量,歸結起來還是來自太陽星雲形成的原始行星盤結構。


太空伊卡洛斯


自從地球形成46億年以來,它就沒有停止過自轉。之所以地球能夠一直自轉,從本質上講是因為角動量守恆。最初地球還沒有形成時,太空中有一團正在自轉的星雲。這團星雲發生了引力坍縮,大部分物質都落入到中心,結果形成了太陽。太陽誕生後,產生的太陽風把其他星雲吹散到周圍空間。這些殘餘的星雲繼續繞著太陽運轉,最終互相碰撞產生了地球。由於角動量守恆,地球保留了原先環繞太陽旋轉的星雲的角動量,所以地球不但會繞著太陽運轉,而且自身還會自轉。在太空中沒有阻力作用,所以地球的公轉和自轉可以一直持續到今天,並且也能繼續延續到遙遠的未來。

雖然地球一直在自轉,但它的自轉速度正在不斷變慢,這不是因為空間中的氣體阻力,而是因為月球的潮汐力。月球引力對地球不斷產生潮汐作用,這會給地球自轉造成“剎車”作用,所以地球的自轉速度會變慢。最初的地球只要6小時就能自轉一圈,最後慢慢延長到現在的一天。這種減速過程還會不斷持續,直到地球被潮汐鎖定,最終地球自轉一圈需要47天。

另一方面,地球的自轉也不是固定指向太空中的某個方向,而是存在一個大約2.6萬年的擺動週期,這就是歲差現象。正因為如此,地球上的北極星會不斷變更,織女星、天棓五等恆星將會成為未來的北極星。

此外,月球的存在對穩定地球自轉軸的傾斜角度起到了相當大的作用。如果沒有月球,地軸傾斜角度將會不斷髮生變化,而不像現在這樣穩定在23.4度。


火星一號


太陽系的所有星球都在穩定的自轉著,地球也不例外。這個動力是引力催動的,也可以說是天生的。這是所有天體的運行規律。

宇宙中的所有恆星,幾乎都是由一團巨大的分子云聚集而成。分子云團的大小,決定了這個恆星系統的大小和性質。太陽是一顆黃矮星,同樣是起源於一團氫分子云。

宇宙中的星雲有原始星雲和次生星雲。原始星雲是宇宙大爆炸時形成的,次生星雲是恆星死亡迴歸宇宙的。

次生星雲由於原恆星熱核反應生成了重元素,因此重新誕生的恆星系統重元素就多一些。科學界根據一個恆星系統的物質成分結構,可以判定這個恆星系統是由原始星雲還是次生星雲形成。

我們太陽系是由一個次生星雲生成的。

不管什麼星雲,恆星生成的過程都差不多。

開始星雲非常鬆散稀薄,由於某些宇宙事件的擾動,比如超新星大爆炸、黑洞或中子星碰撞等等,巨大的能量釋放會衝擊這些星雲,被攪動的星雲會在自身引力下開始聚集,越聚越緊密。

隨著聚集的提速,星雲開始旋轉,漸漸形成了一個盤狀漩渦結構。隨著中心坍縮數量級加快,引力越來越大壓力越來越高,強大的壓力點燃了氫核聚變,一個恆星星胚就形成了。

這個星胚繼續吸積形成了中心恆星,比如太陽,就吸取了整個系統99.86%的物質,剩下的0.14就圍繞著太陽繼續旋轉。

太陽形成後,強勁的太陽風把剩餘的殘渣餘孽吹到了更遠的地方,但這些玩意依然保持著太陽形成時的角速度旋轉著,碰撞著。

在不同軌道有一些不均勻的物質分佈,漸漸形成行星核,像滾雪球一樣吸積著軌道的殘留物,最後清空了軌道,行星就形成了。

太空中沒有什麼阻力,這些行星就一直保留著星雲漩渦時的速度,依靠慣性圍繞著太陽旋轉。

在不同軌道有不同的速度,這個速度正好是環繞太陽的速度,與太陽的引力做到了平衡,既不會飛出去逃離太陽,也不會被太陽的引力吸過去被吞噬。

各個行星的速度就是這樣形成的,而且正好與太陽的引力平衡。

距離太陽越近的行星,受到的引力就越大,為了抵禦引力向心力的拉扯,公轉速度就越快,而距離越遠的行星受到的引力越小,公轉速度就越慢。

按照萬有引力的質量距離關係計算一下,這些星球正好符合宇宙第一速度,即環繞速度。

除了八大行星,太陽系已知的五顆矮行星、173顆衛星、無數的小行星、彗星、塵埃等等,都在以不同的角速度圍繞著太陽旋轉,或者圍繞著自己的主行星、兄弟星旋轉,這些旋轉的動力都是來自太陽系形成的原始動力和相互引力關係,憑著慣性一直運行下去。

時空通訊觀點,歡迎點評討論。


時空通訊


對於地球為什麼會穩定地自轉?動力是什麼呢之話題,我個人認為,地球是具有十分穩定的自轉運動現象的,地球自轉一週為一天(24小時),引發地球晝夜交替現象,均勻吸收太陽陽光熱量,便使地表生物圈的生存溫度環境處於十分的穩定性,有利於各類生物的持續演化與生存。


地球能穩定地自轉之原因,主要有如下幾個方面:一是與太陽的磁場有關。太陽擁有一個巨大的磁場,太陽磁場磁控的範圍就是太陽系佔領宇宙空間的範圍,在太陽磁場的覆蓋面之中擁有不同距離的磁力線圈存在,並自然形成太陽系不同距離的行星運行軌道,


由於太陽會有隨機的自轉運動現象,會連帶性地推動著磁場和磁力線圈進行圓周循環運動現象,引發了太陽系所有的行星天體和衛體物質圍繞太陽進行公轉圓周循環運動。二是與太陽系太空間真空的失重現象有關。地球是處在太陽系的太空間之中,對於整體地球物質來說,是處於真空狀態的失重物理現象,由於太陽會有隨機自轉運動的特徵,只接受太陽磁場和磁力線圈軌道圓周牽引力的影響,才會發生規律性的穩定的公轉圓周循環運動慣性現象。

三是地球自轉運動是與公轉運動有關。地球圍繞太陽進行公轉圓周循環運動的過程,不是直線運行現象的,而是呈微圓弧形狀態的表現,因而,地球公轉運動過程會產生圓弧偏向力,引發地球地軸在公轉運動過程中與太陽黃道面有個約23度交角現象的發生,正是地球地軸這種交角現象而使地球在公轉運動過程持續發生角動力物理現象,才會引發地球有穩定自轉運動現象的自然發生。不知這樣的回答是否準確?!如讀者閱後覺得我說的有道理,希給個點贊並關注我,歡迎大家加入相關討論與學習。宇明於東莞市。(注:原創作品,版權所有,抄襲必究。)


地外天使


我們都知道,地球一直在自西向東自轉,自轉一週,就會產生晝夜交替,也就是一天。那地球為什麼會穩定地自轉呢?它的動力又是什麼呢?

就目前來說,地球自轉的各種理論還只是假說。

不過,傳統觀點認為,地球自轉與“角動量守恆”定律有關。

億萬年前,宇宙超星爆炸產生的固體碎片和氣體雲在長時間的引力作用下,逐漸收縮形成了較大的星體,產生了太陽地球等行星。由於這些星雲物質帶有角動量,並且處於不停的碰撞中,就會使行星的轉速越來越快,直到旋轉起來。

再加上,太空是真空,沒有力量讓旋轉停下,於是行星就依靠慣性不停地在旋轉。

當然,也有人認為,地球之所以自轉是因為季風的影響。

地球每年從大陸吹向到海洋,又從海洋轉移到大陸的空氣,有300萬億噸。這麼大重量的物質運動,足夠影響地球的重心,改變地球的角動量分佈,從而使地球發生自轉。

除此之外,還有人認為,地球在圍繞太陽公轉時,地球的磁場與太陽的磁場相互作用,會產生摩擦力,巨大的摩擦力讓地球發生了自轉現象。

雖然現在地球自轉的真實原因還不得而知,不過相信在科學家們的研究探索下,宇宙的奧秘終有一天會得到完美解釋的。


愛問愛答


宇宙中每個天體都會自轉,好像是與生俱來的一樣,地球在剛剛誕生時,自轉的非常快,在那個時候,6個小時就是一天,要是放在現在的話,工作兩個多小時就要下班了。而隨著月球對地球的影響,這種影響的週期很漫長,正在給地球的自轉剎車,逐漸來到了一天有24個小時,並且,這個數值會在以後的數十億年時間裡不斷加長。

早期的太陽星雲是一團滿是塵埃的分子云,由於密度的不均衡,大部分的物質向著星雲中心坍陷,而中心因為那麼多的物質聚集在一起,而變熱開始發光,這便是早期的太陽。

當初形成時,整個分子云都是轉動著的,所以太陽自轉也是不例外的。早期太陽吹著強勁的太陽風,將身旁的殘餘物質吹離開來,而被吹開的物質原本都在圍繞著早期太陽公轉,這時候,一層層的公轉軌道是定下了,這是你的,這是我的,每個行星都在吸積著自己軌道中的物質使自己變得更大。

但,從小到大都會有個過程的呀,所以,那些小碎塊本身就在不停地互撞,形成大個的天體後,自然也得繼承本來的轉動能量,俗稱角動量守恆,說白了,都是繼承早期太陽星雲的角動量。

至於這一切的動力來源是什麼,就現在來說,只可以追溯到早期的宇宙大爆炸,再往前,人類還沒有研究到那裡,再等等吧。


一枚遊戲科幻迷


答:地球自轉並沒有動力推動,主要原因就是地球形成之初的初始角動量存在,而初始角動量又是因為萬有引力引起的。


回答這個問題必須要從太陽系形成之初說起,因為要追尋地球自轉的初始角動量起源。按照目前比較流行的說法,太陽系46億年前起源於一個原始星雲,這個原始星雲並不是均勻的,而是有的地方質量大些,有的地方質量小些。我們知道維持天體系統運轉的是萬有引力,在這片原始星雲中也不例外。在萬有引力的作用下,質量小的就開始圍繞質量較多的地方旋轉。隨著不斷地旋轉與碰撞,逐漸形成了太陽系中的主要天體,這些天體因為沒有外力干擾所以會一直保持著旋轉體最初的角動量。這也就是地球和太陽系內其他行星的自轉起因。

舉一個簡單的例子,花樣滑冰運動當雙臂伸直時旋轉得就慢點,如果雙臂收攏旋轉速度就加快了。這就是簡單的角動量守恆定律,這跟地球形成之初是相同的道理,在一大片星雲中,有那麼幾個點比較突出也就是質量稍大,這片星雲中的物質會因萬有引力繞這幾個點緩慢轉動,隨著質量聚集半徑減小,速度越來越快。

地球自轉速度也並不是一層不變的,月球和其他天體的引力拖動,會使地球的自轉速度減慢,另外來自與地外的天體碰撞也可能改變地球自轉。希望地球就這樣不知疲憊的轉動下去,因為我們已經適應了這樣的地球。無論地球自轉速度過快或者是過慢都將會是地球生物的災難。


以上是我的簡單回答,歡迎關注點評。


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