2020-03-06 13:14:38 佚名

妙趣動物園

這個問題我相信是大多數人心中的疑問。但是這是由於我們宇宙的規律所致。

實際上在宇宙大爆炸發生後，任何物體都在無止境的運動，這時候就產生了角動量。再加上太空中沒有阻力，所以他們有了初始的運動方向以後便會無休止地運動下去。換句話說，它們一旦開始旋轉，就會一直旋轉下去。直到受到外力的影響才會改變，如碰撞，大引力物體的吸引等。

但是在這個宇宙中的物體或多或少都會受到來自其他方向的吸引，只是有些大有些小罷了。

而我們所在的太陽系是由所謂的原始星雲形成的，原始星雲是一大片十分稀薄的氣體雲，50億年前受某種擾動影響，在引力的作用下向中心收縮。經過漫長時期的演化，中心部分物質的密度越來越大，溫度也越來越高，終於達到可以引發熱核反應的程度，而演變成了太陽。

隨後在太陽周圍的殘餘氣體和物質圍繞著太陽旋轉而逐漸形成一個旋轉的盤狀氣體層，經過收縮、碰撞、捕獲、積聚等過程，在氣體層中逐步聚集成固體顆粒、微行星、原始行星，最後形成一個個獨立的大行星和小行星等太陽系天體。這些行星已經被賦予了運動的初始狀態，其實這世界上也沒有任何東西是靜止狀態。隨後這些行星在一邊旋轉的同時被太陽的引力拉扯，最後繞著太陽旋轉。

超弦

簡單說，因為角動量守恆。什麼是角動量守恆，舉一個例子就明白了，花樣滑冰都會有旋轉的動作，在旋轉時開始手臂會張開，然後手收起來，這時運動員旋轉的速度就會自動加快，這就是角動量守恆在起作用，這個加快的過程不需要施加任何外力，只需要把手臂收起來就行了！

而地球為什麼會自轉？一樣的道理，但是過程不是那麼簡單，先要從太陽和太陽系的形成說起！

在太陽系形成之前，宇宙裡充滿著氣體雲和塵埃分析，氣體雲主要由氫組成，氫都具有一定的動量，同時由於太空中溫度密度的不平衡，造成了引力的不平衡，某個區域引力較大，於是物質開始向引力較大的區域聚集，引力就越來越大，聚集的速度也越來越快！達到一定臨界點，在巨大引力的作用下開始引發核聚變，一顆恆星誕生了！

而在氫聚集的過程中，由於本身具有動量，向內聚集就相當於花樣滑冰運動員向內收臂，角動量守恆讓聚集的部分開始旋轉，速度越來越快！

由於太陽的旋轉，同樣由於角動量守恆，太陽旋轉時的角動量分配給了周圍的氣體雲和塵埃分子，這些物質是形成行星的原材料！所以地球和其他行星都會自轉！

宇宙探索

地球在逆時針方向轉動。太陽、火星和大多數行星也是如此。

45.4億年前，我們的太陽系形成於氫雲中，與獵戶座星雲或鷹狀星雲沒有什麼不同。然後，它被踢了一下，就像來自附近超新星的衝擊波，這就形成了一個冷空氣區域，通過相互重力向內下落。當它坍塌時，雲開始旋轉。

但是為什麼呢？這是角動量的守恆。想想氫雲中的單個原子。每一個粒子都有它自己的動量，當它在空隙中漂移時。當這些原子靠重力相互碰撞時，它們需要平均動量。可能完美地平均到零，但這真的不太可能。也就是說，還會剩下一些。就像一個花樣滑冰運動員拉著手臂加速旋轉一樣，崩潰的原太陽系以其平均粒子動量開始旋轉得越來越快。這是角動量的守恆定律。隨著太陽系旋轉得更快，它變平成一箇中間有凸起的圓盤。我們在整個宇宙中看到了同樣的結構:星系的形狀，圍繞著快速旋轉的黑洞，我們甚至在比薩店看到了它。

太陽星雲太陽是由圓盤中心的凸起形成的，行星則形成得更遠。他們從太陽系自身的整體運動中繼承了他們的自轉。在幾億年的時間裡，太陽系中的所有物質聚集成行星、小行星、衛星和彗星。然後來自年輕太陽的強大輻射和太陽風清除了剩下的一切。沒有任何不平衡的力作用在它們身上，太陽和行星的慣性使它們旋轉了數十億年。它們將繼續這樣做，直到它們在未來幾十億年甚至幾萬億年內與某個物體相撞。

地球西半球地球自轉是因為它形成於氫雲的吸積盤中，氫雲因相互引力而坍塌，需要保持角動量。由於慣性，它繼續旋轉。之所以方向一致，是因為它們都是在幾十億年前在同一個太陽星雲中形成的。

軍機處留級生

“地球為什麼能永恆自轉下去？”，我們知道宇宙中沒有絕對靜止的物體，天體依靠自轉可以維持自身系統的平衡性，關於地球自轉的成因並沒有統一的科學解釋，但是對於地球自轉未來的變化，科學家認為必然會越來越慢，甚至由於某些原因會停止自轉。

地球自轉

關於地球自轉成因有多種解釋，較為傳統的解釋認為，地球的自轉的原動力來自於誕生地球的原始星雲。處於旋轉狀態的原始星雲在自身引力的作用下，逐漸形成太陽與太陽系的行星，在這個過程中，隨著原始星雲逐漸收縮未原始地球，其體積變小，密度增大，由於角動量守恆原理，地球會已比原始星雲更快的旋轉速度進行自轉運動，這一點就像花樣滑冰運動員的自旋動作，當處於自轉狀態的滑冰運動員把張開的雙臂收回來時，其自轉速度會增加。

除了以上的觀點外，關於地球自轉的成因還有撞擊理論和太陽引力效應等，但這些理論無法解釋太陽系內其他天體的自轉現象，比如太陽系內大多數行星都是逆時針旋轉，但是金星卻順時針旋轉，除此之外，天王星的自轉傾角約為98°，可以說天王星是橫躺著進行自轉。

地球長期自轉和永動機無關

科學告訴我們，永動機是不可能實現的，但是還有許多人不甘心放棄幻想，常常拿天體的自轉來比作永動機，其實只要我們瞭解永動機的定義就能想清楚其中的道理了。永動機是指不需要外界輸入能量就能永久對外做功的機械，很明顯地球的自轉不符合這種設想，因為一旦通過地球自轉對外做功，就會降低地球的自轉速度，比如科學家認為航天發射活動會減慢地球的自轉速度。

由於地球自身擁有巨大的質量，因此地球自轉具有很大的慣性，人類的航天活動對地球自轉的影響是微乎其微的，但是一些其他的“大塊頭”就可以對地球自轉產生明顯的影響，比如小行星撞擊與月球的影響等。

地球的自轉速度總體為減慢狀態

科學認為地球誕生至今約有四十六億年，在地球誕生之初，地球的自轉速度非常快，其自轉週期可達0.37小時，也就是說當時一天的總時長只有半個小時多，而五億多年之後的晚寒武紀時，一天的時長就達到了二十多小時。對於造成這種現象的原因，科學家認為和地月之間的潮汐力有關，月球由於處於潮汐鎖定狀態，其自轉週期和公轉週期相同，所以我們在地球上只能看到月亮的一個面，這種潮汐鎖定原理同樣會作用到地球本身，從而導致地球的自轉速度越來越慢。

結語

地球能長期自轉的原因，從本質上來說，是由於地球具有巨大的質量，所以其自轉慣性非常大，要想讓地球停止自轉是非常困難的事情，但是由於地球與月球之間潮汐力的影響，地球的自轉速度也在逐漸減慢。除了地月之間潮汐鎖定外，地球和太陽之間也有潮汐力影響，在遙遠的未來，太陽會變成紅巨星，甚至會吞沒地球，從這點看，你還會認為地球能永恆的自轉下去嗎？

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漫步的小豆子

比較常見也是比較容易想到的解釋大致就是角動量守恆，但是本身這個理論體系應該沒有足夠確鑿的證據。即使在星雲模型下面從開始推導到地球自轉，估計也不是一件容易的事情，即使我們知道就是依據角動量守恆。

大致的想一下，做諸多近似之後，描述應該如下：在圓軌道上運行的球體，假設開始存在軌道共振（比較合理的近似，因為可以認為開始時整個星雲各個半徑上角速度近似相同），如果該軌道上的球體體積縮小，由於角動量守恆，角速度加快，所以自轉角速度與公轉角速度開始不同。這樣極其粗略的看一下，後來行星穩定態的角速度主要與初始態的質心公轉軌道半徑和體積縮小倍數以及組成成分（密度分佈）有關…… 不考慮天體間相互作用的話……

這些角動量存在的原因我不知道。有些產生於暴漲時期，有些可能是後期的擾動。具體的原因不知道。一般為了保險起見，都是用些通用的經典近似來處理。經典處理時，部分來自於自旋擾動（最早的討論大概是E. R. Harrison, 1970）。

大約50億年以前，太陽系整個是一個塵土和氣體組成的雲團，當這團東西開始坍塌的時候，就成了一個扁平的巨大的盤子樣結構。這個盤子一邊收縮一邊加速旋轉；（個人注：原文沒有提及為什麼坍塌之前雲團是旋轉的。我的理解是宇宙大爆炸的時候所有的物質都獲得了一個初始的旋轉能量，這大概就是角動量？）

續上：就像一個花樣滑冰運動員把她展開的手臂收攏以後一樣，並且旋轉的速度越來越快。雲團坍塌的結果是相互鄰近的物質聚攏成為星體，每一個星體獲得一部分角動量繼續自我旋轉；中間一團物質聚攏形成太陽；其他沒有和太陽聚在一起的物質分別形成行星，月亮，衛星，彗星。之所以所有這些星體都會在幾乎同一個扁平的盤子樣的空間裡繞著太陽轉，就是因為他們本來就是從這個盤子中形成的。在星體形成過程中，太陽系中大大小小的東西經常相互碰撞，當年地球年輕的時候，曾經有過一個像火星那麼大的東西撞到了地球，把地球的一個角撞飛了，後來這就形成了今天的月亮。這次撞擊使得地球自轉速度加快，開始的時候是6小時轉一圈，那個時候月亮離地球很近。地球自轉的速度隨後逐漸放緩，同時月亮逐漸遠離地球。100年前，地球自轉所需的時間比今天快2毫秒。今後地球的自轉還會繼續類似地逐漸放緩。

早起睡個回籠覺

我們知道地球在自轉，但為什麼呢？為什麼它在旋轉？為什麼太陽系的一切都在旋轉？為什麼它大部分都朝同一個方向旋轉？

這不可能是巧合。從上方往下看地球，你會看到它在逆時針方向轉動。太陽、火星和大多數行星也是如此。

45.4億年前，我們的太陽系形成於氫雲之中。然後，從附近超新星的衝擊波中產生了一些推力，並且這使得冷氣體在相互的引力作用下向內流動。當它崩潰時，氫雲開始旋轉。

想想氫雲中的單個原子。當它在空隙中漂移時，每個粒子都有自己的動量。當這些原子在引力作用下相互碰撞時，它們需要把動量平均化。它可能完全平均為零，但這確實不太可能。

這意味著，會有一些遺留下來，坍縮的原始太陽系以平均的粒子動量開始旋轉得越來越快。這是工作時角動量守恆定律。

隨著太陽系更快地旋轉，它變平成一箇中間有凸起的圓盤。我們在宇宙中看到了同樣的結構：星系的形狀，圍繞著快速旋轉的黑洞等。

太陽從這個圓盤中心的凸起形成，而行星在更遠的地方形成。它們從太陽系的整體運動中繼承了自轉。在幾億年的時間裡，太陽系中的所有物質聚集到行星，小行星，衛星和彗星中。然後來自年輕太陽的強大輻射和太陽風清除了剩下的一切。

沒有任何不平衡的力量作用於它們，太陽和行星的慣性使它們旋轉了數十億年。它們會這樣一直旋轉下去，直到它們在數億年或更久之後與某個天體相撞。

地球旋轉是因為它形成在氫氣雲團的吸積盤中，這些氫氣因相互引力而坍縮並需要保存其角動量。由於慣性，它將繼續旋轉。

趣味說

　　我們每天都經歷晝夜的變化，這實際是地球的自轉造成的。地球每24小時自轉一週，非常精確，而且日復一日。不僅在我們有生之年不會發現有什麼變化，就是以億年衡量的地質年月也是變化不大的。

太陽系在形成之初由一大團氣體在引力的作用下收縮形成的，收縮過程中由於角動量守恆就形成了一個轉動的氣體盤，盤的中心形成了太陽，盤外面的氣體逐漸形成了太陽系內的行星，而每一個行星就是局部的一個轉動的氣體漩渦形成的，這個漩渦的角動量就變成了這個行星的角動量形成了自轉。做為太陽系的行星，地球的自轉也是這樣形成的。

物理學上有已經得到證明的慣性定律。說的一切物體在沒有受到力的作用的時候，運動狀態不會發生改變。地球在太空中除受到各個天體星球的引力，就沒有其他作用力了。同時地球周圍空間高度真空，幾乎沒有什麼物質遲滯地球自轉。地球受到太陽的引力形成了地球繞太陽的公轉，但這對地球自轉沒有影響。所以太空中能夠影響地球自轉的作用力非常小。

地球已經自轉了幾十億年了看起來就像個永動機。永動機是很早就有人設想的不需要提供能量，卻可以不斷的對外做功的機械。這是個誘人的構思，有很多人為此做出了不懈的努力，都以失敗告終。也有人聲稱造出了永動機，但最後都證明是錯誤的。如今的科學認識到了能量守恆定律。

能量守恆定律是指能量既不會憑空產生，也不會憑空消失，只能從一個物體傳遞給另一個物體，而且能量的形式也可以互相轉換。永動機試圖能夠不斷輸出能量，而不需要補充能量，這顯然違反能量守恆定律，因此無法制造出來。

人們製造出來的機械，由於存在摩擦力必然有能量損失。所以沒有外來能量補充的永動機，在現實情況下是無法制造出來的。

在我們常人看來地球是一個巨大的球體，這與人們想要製造的永動機無法類比。地球自轉蘊含的能量無法想象，以我們日常所見的能量無法類比。地球是宇宙天體想改變它的狀態也只能是宇宙事件。比如質量足夠大的天體對地球撞擊就會使地球自轉停下來，但是太陽系處於宇宙偏僻空曠之地，這種情況發生可能性很低。

地球不會永恆地自轉下去，由於終有能量損失，地球自轉速度會緩慢減小，只不過會是幾十億年以後的事。

原虛幻境

愛斯基摩星雲，恆星塌縮時，周圍的物質向四周噴發。

地球為什麼會自轉？當然和地球的生成過程有關，也和太陽系的生成有關。太陽系來自於一個超大恆星的消亡，當這顆恆星最終塌縮時發生劇烈爆炸，將周圍的物質噴散出去。這些飛散在宇宙中的物質在引力的作用下，匯聚成太陽系中的太陽和行星。

每一個匯聚成星球的物質，相當於一個質點系。這個質點系的每個質點都在運動，對質點系的質心都有一個動量矩M（mv）。把所有質點的動量矩求和即是ΣM(mv)，就是說組成地球的物質，整體有一個角動量。

由動量矩定理，在外力矩為零的情況下，動量矩是守恆的。也就是說，組成地球的物質從質點繫到形成地球，它的角動量是不變得的。只是由於體積的縮小，地球的角速度比地球開始凝聚時變大了。

螺旋星系

其實這也是太陽和其他行星自轉的原因。因為宇宙來源於一次大爆炸，遵循同樣的道理，整個太陽系以及銀河系等宇宙的星系，也都遵循這個原理。

仰望星空

每天早晨大家都可以看到太陽從東方漸漸升起；而到了傍晚，太陽又會從西方落入地平線以下。人們之所以能看到太陽的東昇西落，是地球自轉的結果。地球自轉指地球繞著地軸不停地旋轉，它的旋轉方向是由西向東的。地球自轉一週的時間約為24小時，也就是一天的時間。

天文學家通過對太陽、月球及各類行星進行觀測，對以往記載的日食與月食資料進行分析，再加上對珊瑚化石標本進行分析，便可得出地球自轉的情形。通過多方面的研究，科學家發現，早在6億多年前，當時地球上一年的時間約為424天，這一研究結果說明了當時的地球自轉速率要比現在的地球自轉速率快很多；而在3.7億年前，地球上的一年時間約為400天；2.8億年前，地球上一年時間約為390天。

通過這項研究，天文學家指出：每經歷100年的時間，地球的自轉週期便會減慢將近2毫秒。那麼，是什麼原因導致地球自轉週期減慢的呢?對此，科學家們提出，地球自轉週期減慢是因為受到潮汐摩擦而導致的。除此之外，由於潮汐摩擦會令地球自轉的角動量不斷變小，進而導致了月球以每年3~4釐米的速度漸漸離地球而去，這又造成了月球圍繞地球公轉的週期不斷變長。

此外，天文學家還指出，地球自轉週期減慢不僅受潮汐摩擦的影響，由於地球半徑可能會出現變化，地球內部的地核與地慢耦合，再加上地求表面物質分佈的改變，這些都是造成地球自轉週期出現變化的原因所在。不僅如此，地球進行自轉時的週期性變化，包含週年週期、月週期、半月週期、近週日與半週日的變化等。那麼，這些週期性變化又是什麼意思呢?

週年週期性變化指的是季節性變化，比如在地球處於春天時，地球自轉的速度便會變慢；而到了秋季時，地球自轉的速度又會加快。在這一過程中，包含了半年週期的變化。在週年週期變化規則中，其振幅為20至25毫秒，造成這一原因的主要因素是風的季節性變化；而半年變化週期的振幅則為8至9毫秒，造成這一週期性的原因則是太陽潮汐。月週期及半月週期的變化振幅大約為1毫秒，這一現象是受到月球潮汐的作用而發生的。週日與半週日變化的振幅為0.1毫秒，造成這兩種週期變化的是月亮的週日、半週日潮汐。