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地球已經轉動46億年了,為什麽還沒有停下來?

2024-03-22科學

簡單講:時間還不夠長!

我們常說「時間可以治愈一切」,在這個問題上也是如此!

很多夥伴小時候都玩過陀螺,旋轉的陀螺幾分鐘就停了,而地球就相當於一個超級「大陀螺」,在太空中轉動的陀螺。

只不過地球這個大陀螺質素更大,慣性也更大,在太空受到的擾動和阻力幾乎為零,因此地球可以一直轉動長達46億年的時間,而且還會繼續轉動下去。

不過,科學研究發現,地球自轉的速度的確在逐漸變慢,只不過變慢的速度非常小,大約一個世紀才會慢1.7毫秒,人類幾十年的壽命根本感覺不到。

不過由於地球的歷史長達46億年,這麽漫長的歷史,自轉速度變慢還是很明顯的。以每100年慢1.7毫秒來計算,每6萬年就會慢一秒鐘,每400萬年慢1分鐘,十億年慢4小時。

而6500萬年前到2.4億年前的恐龍時代,一天的長度只有23小時甚至更短。

問題來了,地球自轉速度為什麽會變慢。其實剛才所講的太空阻力影響很小,幾乎可以忽略不計,最主要的原因是因為月亮,因為月亮對地球的潮汐重力作用。

都是月亮惹的禍!

正是月球的潮汐重力作用,逐漸耗散了地球的自轉能量,讓地球自轉變慢,同時也導致月球以大約每年3.8厘米的速度遠離地球。

為什麽月球的潮汐重力作用會導致地球自轉變 慢呢 ?打個比方就明白了。

你漂亮的女朋友正在遊樂場玩旋轉木馬,一直在不停地轉。這時候你騎著一頭小毛驢過來了,準備追你女朋友。但是毛驢的奔跑速度太慢,沒有木馬轉的快。怎麽辦呢?

正好你手裏有一根繩子,結果你就像「套馬的漢子」那樣,把繩子一扔,正好套住了你女朋友騎的木馬上。

由於木馬的轉動速度更快,因此就會拉著你的小毛驢一起運動,在這個過程中,你的速度會越來越快,而木馬的速度會逐漸變慢,最終你們的轉動速度會保持一致。

而上面例子中的木馬就相當於地球,而你包括你騎的小毛驢就相當於月球,繩子就是地球月球之間的重力。

再舉個通俗的例子。很多人都看過花式溜冰比賽,運動員通常都會有這樣的動作,一開始張開雙臂讓自己轉動起來,然後迅速收起雙臂,轉動速度就會變快。其實這體現了「角動量守恒」。

而地球和月球這整體系統就相當於花式溜冰運動員,只是過程反過來了,一開始運動員緊收雙臂,旋轉速度很快。之後張開雙臂,旋轉速度變慢了。

地球就相當於運動員本身,月球就相當於雙臂。

當然,並不只有月亮會影響地球的自轉速度,地球本身的某些活動也會影響。比如說發生在2004年的印尼大海嘯,就使得地球自轉速度變快了大約3微秒。同時由於地質活動或者冰川活動,地球質素分布的改變也會導致轉動速度發生改變,這主要是為了保證角動量守恒。

當然,太陽也會對地球有潮汐作用,導致地球自轉速度變慢,最終徹底釘選地球,就像地球釘選月球那樣,屆時地球的一面將會一直朝向地球。

不過太陽對地球的潮汐影響沒有月球的影響大,大約只有月球潮汐力的一半左右。當月球和太陽的潮汐作用同時達到最大時,對於地球來講,就是大潮。同時達到最小時,就是小潮。

也就是說,月球才是導致地球自轉變慢的主謀,而太陽其實只是月球的「幫兇」罷了。

那麽,地球什麽時候會停止自轉呢?

註意,這裏的「停止自轉」並不是絕對的,而是相當於月亮而言,說白了,就是什麽時候會被月球釘選呢?

如今月球就被地球潮汐釘選了,所以月球的一面永遠朝向地球,很多人認為月球停止自轉了,其實並沒有,那只是我們的錯覺,其實月球還在自轉,只是自轉與公轉同步了。如果月球真的停止自轉了,就不會有一面一直朝向地球。

由於地球質素比月球大很多,因此,當地球被月球潮汐釘選時,地球的一面也會一直朝向月球,結果就是,月球將會永遠出現在某些國家的上方,而其他國家永遠也看不到月球。

不過,不用擔心這種事情的發生,因為以上只是理論上分析。要想把地球釘選,需要很漫長的時間。地月釘選大約需要超過一百億年的時間,而地日釘選就更長了,至少需要五百億年以上。

而我們太陽的壽命只有百億年,如今太陽已經將近50億歲了,還有50億年的壽命。因此地球根本等不到被釘選的那一天,太陽死亡之後,太陽系肯定也會發生翻天覆地的變化!

完。