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地球已经转了46亿年,哪来动力让他转这么久?

电脑版   2020-11-26 14:43  

地球已经转了46亿年,哪来动力让他转这么久?:地球自转了46亿年,依靠的是惯性按照牛顿第一运动定律的描述,假若施加于某物体的总外力为零,那么该物体的运动速

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地球自转了46亿年,依靠的是惯性

按照牛顿第一运动定律的描述,假若施加于某物体的总外力为零,那么该物体的运动速度不变。根据这个定律,假设外力之和为零,则运动中的物体将始终保持匀速直线运动状态,静止物体则总保持静止状态。物体所呈现出的这种维持运动状态不变的性质称为“惯性”。这和我们的日常经验相悖,是因为我们生活在一个充满了各种各样阻力(大多是摩擦力)的世界中。只要你松开汽车的油门,它最终就会停下来。但一辆行进中的汽车需要持续耗油,是因为大地的阻力和空气的阻力。如果没有这两者的影响,一辆已经开始运动的汽车,就能持续运行下去。


图示:天问一号,从地球到火星


比如我们向火星发射的天问一号太空飞船,在脱离地球引力时需要消耗大量能量,但当它的速度达到第二宇宙速度脱离地球引力的影响,进入太空飞行的时候,就不再需要持续消耗能量,就能飞往火星,只有当需要改变天问一号飞船的方向和速度时,才需要再次消耗能量。在太空中开车就是这么爽,你只需要给一个初始的推力就行,并不需要全程踩油门。当然这是一个简化的说法,如果你要飞出太阳系,那你就得不断对抗来自太阳的强大引力的影响,不过地球始终绕着太阳运动,所以不需要考虑这个问题。


图示:盗梦空间里的道具,旋转的陀螺。


当然,地球的自转并不是匀速直线运动,但一个转动的物体同样拥有惯性,这只需要见过旋转的硬币或者抽个陀螺就知道了。给陀螺一个初始的动能,它们就能旋转一会儿,在这个过程中并不需要时时刻刻提供给它提供能量。虽然现实中的硬币和陀螺并不会始终旋转下去,但它们之所以会停下来原因有二:

首先,其底部的接触区有阻力,阻力越小它们就能旋转得越久,简单说在冰面上旋转的陀螺就比在水泥地面上的时间更久

其次,就算其接触面没有阻力,选择的硬币和陀螺还会面临空气阻力问题,最终旋转的动能被这些阻力逐渐消耗,最终它们就会停下。

图示:在月球上没有空气阻力,羽毛和铁锤就能同时落地。


地球在太空中旋转,就相当于在一个几乎没有的地方旋转,理论上它可以无限旋转下去,直到遇到足够的阻力,才能让它停下来。地球之所以旋转了46亿年的关键不在于46亿年,因为一个已经转起来的地球,保持自转本身并不需要持续耗费动力或者能量。所以,地球为何能转46亿年的关键不在于46亿年这么漫长的时间,而在于它最初是怎么转起来的?


让地球最初自转起来的力来自哪里?

图示:太阳系中从太阳到各大行星都在自转之中


让地球转起来的动能,源自最初形成太阳系的星云,当星云向内塌缩形成恒星和行星时,这些恒星或者行星就会开始旋转起来。实际上,太阳系中所有行星包括太阳本身都在自转,只是各自转速不同罢了。影响行星自转速度的因素很多,比如行星初始形成的速度(更快的坍缩意味着更快的旋转) ,以及陨石的撞击,这即可能减慢行星的自转也可能加速它的自转。

图示:地球自转因月球引发的潮汐而减速,同时推动着月球远离地球


对于地球来说,影响地球自转速度的是它的卫星月亮,实际上在远古时期地球的自转速度比现在快得多,大约十几亿年前,地球18个小时就能转一圈,现在则需要24小时才能转一圈,原因就在于月亮,地球的转动惯性正在转移给月亮,并推动着月亮逐渐远离地球。

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