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地球為何可以自轉46億年,到底是什麽力量在起作用,是慣性嗎?

2024-10-11科學

地球,這顆我們賴以生存的星球,在宇宙的巨大舞台上,始終保持著自己的節奏,一刻不停地旋轉。那麽,究竟是什麽力量使得地球從億萬年前便開始自轉,而且持續至今呢?讓我們穿越時空,回到宇宙的起點,去探索地球自轉的神秘起源。

在遙遠的太陽系早期,一個巨大的星雲,由氫氣、氦氣以及其他微量的重元素構成,那是恒星死亡後留下的宇宙殘骸。當這一區域的物質因為密度和溫度的微妙差異而導致重力的不同時,物質開始向重力較強的區域匯集。隨著物質的聚集,重力隨之增強,進而吸引更多的物質,如同滾雪球一般,逐漸匯聚成團。

隨著質素達到一個特定的閾值,核心部份的溫度和壓力增加到一個程度,啟動了核聚變,一個新的恒星——太陽,就此誕生。地球以及其他行星,正是在這樣的宇宙環境下,逐步形成。

值得一提的是,在物質匯集的過程中,並非平糊有序,而是充滿混亂和劇烈的碰撞,這導致了旋轉運動的產生。中心區域的旋轉速度相對較慢,而外圍區域則旋轉得更快。正是這種旋轉,成為了地球自轉的原動力。根據物理學中的角動量守恒定律,這部份角動量被傳遞給了地球,使得地球自形成之始便開始自轉。

換言之,太陽系中的所有行星,包括地球,都是在太陽形成之後才逐一亮相的。初期的太陽系是一個混亂無序的場所,而隨著太陽憑借其巨大的質素和重力開始梳理整個系統,太陽系才慢慢趨於平靜。殘留在太陽周圍的氣體和塵埃逐步凝聚,形成了包括地球在內的行星、小行星和彗星等天體。

然而,太陽系的龐大使得其邊界,也就是奧爾特雲,至今仍然混亂無序。盡管太陽在太陽系中擁有無可爭議的統治地位,但奧爾特雲的遙遠距離使得太陽的重力難以完全控制它。

科學界推測,在地球誕生初期,它的自轉速度比現在要快得多。那時的地球還處於一個動蕩的環境中,一個與火星大小相當的小行星與地球相撞,導致地球的自轉速度減慢,同時這次撞擊也是月球形成的原因。

月球的存在對地球的自轉速度有著顯著的影響。正是月球對地球的潮汐作用,使得地球的自轉周期逐漸增加。盡管百年來地球自轉一圈的時間僅增加了微不足道的2.3毫秒,但過億年的時間尺度來看,這種效應的影響是顯著的,未來的地球自轉一圈可能需要比現在多出一個小時。

但是,有人擔心地球會不會有一天完全停止自轉?答案是:不會的。地球與月球之間的關系已經發生了「重力釘選」,月球的自轉和公轉周期相同。在未來,同樣的事情也會發生在地球和太陽之間,地球將進入「同步自轉」的狀態,那時,地球的一半將永遠朝向太陽,而另一半則是永夜。地球的一天將等於一年,也就是說,地球的一邊將經歷半年的白天和半年的黑夜。