地球的晝夜交換是自轉所帶來的,還有潮汐也需要地球自轉配合,大氣環流、洋流等等,簡單的說生命的誕生和地球自轉是脫不開干系的,聽上去是壞事?但其實地球自轉對人類是在太重要了,不過科學家想要告訴各位的是,地球一開始就是自轉的,而且轉得還相當快,正如大家所猜測的那樣,真是上帝推了它一把嗎? 太陽系的誕生 200多年前的拉普拉斯和康德就提出了星云說來解釋太陽系的成因,認為太陽系形成與一片分子云的坍縮,當然大量的物質在坍縮中聚集在了中心,形成了今天的太陽,其余在盤面上的物質則繼續形成了行星,盡管當時還沒有系統的理論支持這個星云說,但無疑是相當準確的。 隨著后期恒星演化理論和后期系外行星的發現,再有就是毫米波射電望遠鏡觀測到了太陽系臨近星云中正在誕生的原始行星系,因此在星云說的框架上被大量精細化,當然我們了解地球的自轉并不需要那么詳細,下面簡單說明下太陽系的誕生。 形成太陽系的星云是受到了臨近超新星爆發的影響,形成了超密度區域(滿足金斯不穩定性),證據是來自超新星爆發的短暫痛位數鐵-60的痕跡,它只能在超新星中形成!坍縮發生后,星云物質在引力的作用下向中心坍縮,這里很關鍵,太陽系為什么會公轉和自轉就是這個原因。 為什么天體都會公轉和自轉? 天體在質量形成時空彎曲(引力)的空間中運動時,它的軌跡遵循的是沿著測地線運動,比如人造衛星和航天器返航或者木星捕獲衛星,遵循的軌跡都是側地線運動,但有很多人會有疑問,既然遵循測地線運動,為什么蘇梅克-列韋九彗星就掉入木星了?其實這很正常,要不然太陽是怎么長大的? 因為很多物質的測地線軌跡末端就掉入中心的天體了,但有一小部分的物質的軌跡是繞著中心天體公轉的,但隨著中心質量的增加,這個軌跡是會改變的,所以各位應該慶幸,如果太陽的質量無限制增加的話,地球也是要掉入太陽的哦! 太陽和行星的形成 這個測地線運動帶來的太陽形成時的吸積盤自轉,帶來兩個效應,一個是太陽自轉,另一個是行星公轉,因為行星最終將在這個盤面上誕生,所以它的公轉繼承自吸積盤的自轉!而它的形成過則是小型天體的碰撞加上吸積盤面上的渦流,最終也會走到和恒星吸積盤類似的機制,只是更多的是大量物質已經被恒星剝奪了,它們能形成更大的天體機會極其渺茫,而當恒星開始發光以后,更是會將大量物質都推離內行星軌道 所以水星、金星、地球和火星都是光禿禿的巖石質行星,而木星卻占了太陽發光后物質被趕到此處的優勢,開始大幅增加質量。但無論哪個天體,吸積過程中積累了角動量,也就是吸積盤角動量守恒,這些角動量如果在沒有外力的作用下,它將一直保留下去。 所以上帝并沒有來推一把,而是最初的引力和宇宙中的規律所然。 地球自轉的減速 地球誕生早期轉速是比較高的,因為從早期的貝殼化石生長線上可以得到證明,但地球為什么會減速?科學界一個自轉減速的和月球誕生相關的理由。關于月球的誕生,大意說的是在和地球同軌道的黃道面上,同時誕生了一顆叫做忒亞的行星,但兩顆行星無法永遠呆在同一個軌道上,所以另一個地球的說法是不存在的,它們最終會因為公轉速度的不同步而相撞。 撞擊后的碎片形成了一個圍繞地球的環,這有點類似行星剛誕生時的吸積盤,而這些位置在比較大塊狀的碎片為中心形成了一個新的天體,這就是今天的月球,但這個月球所在位置和地球之間距離是比較近的。這是造成后期地球自轉減速的原因 引潮力抬升月球軌道,降低地球自轉速度 這個可能不容易理解,但可以用示意圖很直觀來描述,大意是兩個天體的引力會將對方拉長,天體成了有長軸和短軸的橢球體,那么長軸上施加力明顯要比短軸力來得更容易些,這個效應就是造成月球被潮汐鎖定,自轉和公轉同步的原因。 按月球對地球的減速機制是一樣的,除此以外,地球還因為存在大氣海洋,月球引力拖著這些流體,給地球又降速了一次,所以年長日久下,地球從早期的7-8個小時轉自轉一周,到現在24小時自轉一圈,整整慢了15-6個小時,未來它將繼續減慢。 生命的誕生和各種循環機制 生命需要穩定的環境,所以合適的晝夜交替非常關鍵,自轉太慢是寒冷的長夜和酷熱的白天,太快則根演化時間可能要明顯增加,盡管地球的生命誕生是非常偶然的,但這些偶然卻由更多的必然所導致,而地球自轉合適的速度,是非常關鍵的一環。 上文剛說明了潮汐的形成主要是月球引力引起的,當然還有太陽,引力拖拽海水這是潮汐,也能和風以及鹽度以及海水溫度的不一樣一起形成洋流運動。而大氣環流主要是地球自轉形成的信風和科里奧力形成的各種風帶,還有大西洋上的颶風和太平洋上的臺風!當然更關鍵的地球的磁場形成也和自轉有關,這一切都是地球自轉和太陽輻射以及內核的地質運動一起形成。地球上的大千世界,與地球自轉密不可分。 |
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