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地球自转的动力是什么?

 爱雅阁 2019-07-24
地球自转的动力是什么?
 






这个问题问的很好。一直以来,我们都早已习惯了我们周身的一切事物,对于地球和月亮很是熟悉,但是很多时候,我们熟悉的也只是地球和月亮的表象,就像题主说的,地球自转的动力是什么?地球为何会自转?而月球又为何不自转,总是以一面对着地球呢?看似很熟悉的天文景象,内在的物理规律却很少有人知道。


首先我们不用专业的物理学知识去解释这个问题。我们不妨把视角放到太阳系,银河系乃至整个宇宙来考量一番,无论是小到原子电子,宇宙尘埃,还是大到行星恒星或者黑洞,都始终是不断运转的。其实这就告诉我们一个道理,万事万物都是以某种形式进行运动着的。宇宙中,静止是相对的,运动才是绝对的。不存在绝对静止的物体。既然运动是绝对的,那么地球是公转和自转也就好理解了,至少我们不会感到突兀。至于为地球为什么公转,那是因为地球受到太阳的引力作用。用爱因斯坦的广义相对论来描述的话,是因为大质量的太阳弯曲了周围的时空,导致地球和其它八大行星乃至月球不得不围着太阳转。然而公转好解释,而自转似乎并不是太阳作用引起的,但也并非一点关系没有。


在物理学上,天体形成的基本过程就是在引力作用下的收缩。上面也说过了,在地球形成之前,宇宙一直都是运动着的,构成地球的物质也在不断的运行之中,所以这些物质也会围绕着一个收缩中心不断的聚合,而聚合的同时,这些物质运动的总角动量不可能为零,那么根据角动量守恒定律,最后形成天体之后这些总角动量也不会消失。因此,地球就必须得自转,不仅地球如此,连中子星和黑洞都难逃自转的命运。


其实在太阳系内,九大行星都是有自转的,这没什么奇怪的。只要你认识到,万事万物都是运动的,而非静止的。你就自然能明白一切。



相信各位在高中就学过牛顿定律,那应该就知道:地球自转不需要动力,使得地球自转才需要动力。

因为位置物质绕轴旋转,是不需要任何动力的。

地球之所以旋转,来源于太阳系形成初期时,随机涨落产生的角动量。而角动量本身就是守恒的,所以在汇聚成天体的时候,由于半径急剧减小,所以转动速度就会大幅提升。

这就是地球旋转的来源。

早期气体的运动可以看作是随机的,而大量气体在一起,它们的总的随机涨落会增加,而相对的随机涨落会减弱。这个涨落的程度,与气体数量的根号成正比:

由于初期气体的数量极为巨大,所以总的角动量其实也会非常大。这样,在引力的作用下,气体汇聚,而平均半径则会急剧降低,从而使得旋转速度加快。这个过程大家在看花样滑冰的时候经常看到:

张开双臂的时候旋转的慢,把手臂收回之后,旋转速度加快。其实就是动量守恒造成的。

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谢邀!记得以前好像回答过类似的问题。其实地球的自转动力,来自于地球形成时,组成地球物质的整体的动量矩。

地球作为一颗行星,其物质来自于上一代超级恒星的演化过程,这上一代恒星当然是指太阳和太阳系的前身。这上一代恒星在主序星阶段,其热核反应的过程逐渐由氢和氦产生众多的重元素,如硼、硅、碳、氧等。这些重元素也参与到热核反应中,当热核反应到达铁元素时,产生的热能不足于维持热核反应需要的温度,即将消亡的恒星在引力作用下中心部分向内塌缩,形成中子星或黑洞。外围部分的物质被喷发到宇宙空间,这就是所谓的超新星爆发。



这些喷发到宇宙中的宇宙物质,有地球上的各种元素,也有诸如水、甲烷、二氧化碳等固体物质。这些物质具有质量m和速度v,物理量mv我们称为动量,动量矩你可以理解成动量mv乘一段距离。组成地球的所有物质,对空间的某个轴线,便有了一个总动量矩:M(mv),它的表现形式就是物体绕某一个轴的旋转。

物体的动量矩有个定理叫动量矩守恒,意思是当外力矩(注意不是外力)为零时,物体的总动量矩保持不变。所以地球从开始到形成,动量矩始终不变,也就是说地球始终处于转动状态,只是随着转动惯量的变化,转速有所不同。



由于宇宙空间是没有阻力的(除了有其他星球碰撞),地球会一直转动下去。这就是地球自转动力的来源,和太阳、月球的引力无关。太阳的引力只是使地球产生向心加速度,使地球形成公转。而且引力是一个力而不是力矩。至于太阳的潮汐力是另一个问题,我们不在这里讨论。

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