我们沉醉于日落时分的绚烂黄昏,也在丰收时节迎接硕果累累的喜悦。昼夜交替、四季轮回,这一切自然的节律,都源于地球持续不断的自转与公转。但你有没有想过,地球,这颗我们赖以生存的蓝色星球,为何能够永不停歇地旋转?
一、来自宇宙的星云遗产
在目前最被广泛接受的星云假说理论中,大约46亿年前,太阳系起源于一团巨大的、缓慢旋转的星际云,这团星云在引力作用下不断收缩,越收缩旋转越快,最终在中心形成了太阳。
太阳形成后,在其周围有一个行星吸积盘(黄道),一直保留着太阳形成过程的角动量。在相互引力作用下,行星盘中的物质相互碰撞凝结,从小碎片渐渐凝聚成更大的天体,逐渐成为球形,形成了一个个行星,这些行星继承了吸积盘的角动量,作为这些行星之一的地球便不停地围绕太阳进行着公转。
二、地球自转的形成
关于地球自转的各种理论都还是假说。传统观点认为:根据星云说,地球在自身引力下吸附凝聚诞生时由于角动量守恒,星云物质越收缩,越致密,旋转也就越来越快,当星球形成后,星云物质的旋转角动量就变成了星球的自转角动量。
还有说法认为:地球初步形成后,又与一颗约火星大小的行星(被称为忒伊亚)相撞,这个碰撞影响了地球的自转角度和速度导致了地球的倾斜和自转,并且碰撞形成的碎屑飞上天空吸附成为月球。
主流的假说有很多,但也都有一定的漏洞,都有许多不能自圆其说的地方,例如在星云说的解释中,太阳系所有行星应该朝同一方向公转和自转,事实当然并非如此,所以星体自转形成的真正原因的探究依然路途遥远。
三、地球自转的变化
现代科学研究表明,行星的自转并非一成不变的。最为突出的是我们的地球,其自转有明显的波动:一年中,8月间地球自转最快,3~4月间自转最慢。在各个世纪和不同的年份自转也不是均匀的,如17世纪地球自转比较快,20世纪30~40年代自转加快,60~70年代自转减慢,到了80~90年代自转又加快。
地球的自转在不断地变化,这说明有一处原动力在为地球的自转加速和减速。那么,这一原动力是什么呢?
有人说,地球自转变化与南极有关。南极的巨大冰川,正在慢慢融化,也就是说,南极大陆的冰块在减少,重量正在减轻。这样,地球失去了平衡,影响了自转速度。但是,这种变化是单向的,它不可能既给地球自转加速,又给自转减速。
还有一种解释是:季风影响地球自转。有科学家计算过,每年由季风从大陆转移到海洋,又从海洋转移到大陆的空气,重量竟达300万亿吨。这么大重量的物质从地球一处转移到另一处,足可以影响地球的重心,改变地球的角动量分布,使地球自转发生加速或减速变化。
四、地球的转动会停止吗?
从目前的研究来看,由于月球的引力引起的海洋潮汐摩擦,使得总体上看地球自转的速度越来越慢,大约每个世纪一天的长度会增加1.8毫秒。这意味着45亿年前的地球一天只有4小时,在六千年前的恐龙时代,一天只有23小时左右,不过也无须担心,虽然地球确实在渐渐变化,但这变化的速度是实在是太过缓慢,对于人类的时间尺度来说,几乎可以忽略不计。
编辑:张希阳
校对:张 凡
审核:陈 萍
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