地球已自转了45亿年,为什麽至今仍未停下来?能量来自哪裡?

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地球自从诞生以来就一直在自转,迄今为止地球已自转了45亿年,为什麽至今仍未停下来呢?这似乎很好解释,根据牛顿第一定律,在不受外力影响的情况下,物体会保持匀速运动或静止状态,而地球在宇宙空间中的自转,其遇到的阻力微乎其微,因此地球就可以一直转到现在也不会停下来。

【宇宙科普】地球已自转了45亿年,为什麽至今仍未停下来?能量来自哪裡?

那麽在最初的时候,地球又为什麽会自转呢?能量来自哪裡?这个问题就有点难了。

实际上,在过去的很长一段时间裡,科学家都没有搞清楚这个问题,对此牛顿还曾经这样说过:「上帝踢了地球一脚,于是地球就开始转动」,不过这种说法并没有得到普遍的认同,而随著时间的推移,人类的科技以及理论也在不断进步,在经过多年的研究之后,科学家终于给出了答案,我们来看看具体是怎麽回事。

【宇宙科普】地球已自转了45亿年,为什麽至今仍未停下来?能量来自哪裡?

太阳系的前身是一片巨大的星云,这片星云主要是由氢和氦这两种元素构成,除此之外还存在著少量的来自上一代恒星的重元素。大约46亿年前,这片星云中的物质开始在引力的作用下向中心聚集,发生了引力坍塌。

虽然星云中的单个粒子的运动是杂乱无章的,但它们都有一个共同的趋势,那就是一边围绕著星云的质心旋转,一边向质心靠近,而因为它们的角动量不可能完全抵消,所以星云在整体上就有了一个在某个方向上的淨角动量,换句话来讲就是,从整体上来看,星云开始旋转起来。

【宇宙科普】地球已自转了45亿年,为什麽至今仍未停下来?能量来自哪裡?

随著坍塌过程的持续,星云的体积也在不断地缩小,由于角动量守恆,星云旋转的速度也就越来越快,然后逐渐趋向于扁平,为什麽会趋向于扁平呢?

我们可以简单地理解为,星云中的物质只有在位于一个平面上的时候,才可以避免彼此的碰撞和干扰,从而稳定地旋转,而一个系统总是会自发地趋向于最稳定的状态,所以星云就逐渐地变得扁平了。

大量的物质源源不断地向星云的中心聚集,结果就是凝聚成了一个巨大的天体,在自身重力的作用下,其内部形成了高温高压的核心,然后「点燃」了氢的核聚变反应,从此在宇宙中大发光明。

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就这样,太阳诞生了,它释放出的恒星风阻挡了星云中的残馀物质,于是这些物质就开始围绕著太阳公转,从而形成了一个盘状结构,我们将其称为「原行星盘」。原行星盘裡的物质不断地碰撞和吸积,它们像滚雪球一样越来越大,最终形成了太阳系中的八大行星,我们的地球就是其中之一。

由于能量守恆,宇宙中的能量是不会凭空消失的,因此八大行星继承了「原行星盘」中物质的速度向量,具体表现为,构成星球的物质角速度和线速度的向量之和,就分别成为了星球整体上的自转动量以及公转动量。

所以太阳系中的八大行星在形成之后,都是以相同的方向进行公转和自转,此时如果从太阳北极俯瞰,八大行星都是沿著自转轴做逆时针方向的自转,同样的道理,太阳也会自转,并且自转方向也与八大行星一致。

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然而现在的八大行星,其自转状态存在著一定的差异,这是什麽原因呢?科学家推测,这应该是天体碰撞所造成的。从上图我们可以看到,金星和天王星被撞得最惨,其中金星被撞得自转方向完全反了,而天王星则是直接被撞「躺下」。

地球的自转轴也是「歪」的,这就意味著地球也遭到过猛烈的撞击。根据「大碰撞假说」,一颗火星大小的行星曾经与地球相撞,科学家认为,此次碰撞对地球的自转产生了深远的影响,除此之外,碰撞产生的「碎片」还在围绕地球的轨道上吸积起来,最终形成了我们现在所看到的月球。

小结

【宇宙科普】地球已自转了45亿年,为什麽至今仍未停下来?能量来自哪裡?

通过以上的介绍,我们知道了太阳系的形成过程,据此我们可以得出,支持地球自转的能量,其实是来自于形成太阳系的那片星云的引力势能。因为在宇宙空间中,地球自转遇到的阻力微乎其微,所以一旦地球开始自转就根本停不下来,这一转就转了45亿年,而在可以预见的未来裡,地球的自转也不会停止。

顺便讲一下,地球的自转速度其实一直在变慢,而造成这种现象的主要原因就是月球和太阳的潮汐引力,按照这种趋势,在数百亿年之后,地球就会被潮汐锁定。不过地球或许等不到这一天,因为太阳的「燃料」是有限的,根据科学家的计算,在50亿年之后,太阳就会因为「燃料」耗尽而膨胀成一颗体积庞大的红巨星,届时的地球很可能会被太阳吞噬。

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