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地球是人类唯一的家园，地球母亲除了绕着太阳转，每天还会绕着一个假想的地轴转一圈，地球自转一圈便是一天，转这一圈耗时23小时56分。地球赤道半径为6378千米，即赤道周长为40053千米，细算一下，地球赤道处的自转线速度为465 米/秒。地球自诞生已有45亿年的历史，难道地球的自转速度一直都没发生改变吗？ 珊瑚化石表明：3.7亿年前一年有400天，地球自转速度比现在快说到珊瑚，最著名的当属澳洲的大堡礁。珊瑚是一类很古老的生物，早在寒武纪时期就开始在海中繁衍生息。珊瑚虫是直径只有几毫米的腔肠动物，珊瑚化石就是这些珊瑚虫的遗骸。珊瑚虫会分泌出石灰质的外壳，用来保护自己免受侵害，外壳的主要化学成分为碳酸钙。珊瑚后代总是生活在老一辈珊瑚的石灰质遗骨堆上，这些珊瑚不断的制造石灰质的外壁，年复一年，不断向四周伸展，最终形成壮观的珊瑚礁。珊瑚礁形成速度很慢，礁体厚度每年只增长几厘米。 上图为单体珊瑚 单体珊瑚会形成一个桶状的石灰质外壁，外壁时粗时细，呈环节状分布，每一节上又布满了细小而平行的环纹，环纹的宽度不到0.05毫米。科学家们通过研究发现，这些节和环纹是珊瑚分泌石灰质能力不稳定造成的，与树木年轮的形成机理类似，珊瑚分泌石灰质的能力和太阳光的强弱有关，因此，昼夜交替和季节交替都会影响珊瑚的石灰质分泌能力。白天光线强烈，石灰质就分泌的多，晚上无光就分泌的少。冬夏两季阳光也有非常明显的强弱差异，珊瑚的石灰质分泌能力自然也存在差异。 基于上面的认知，那么珊瑚外壁上粗细交替的节便是季节交替造成的，粗的部分是夏天形成的，而细的部分是冬天形成的。珊瑚的环纹就好像是树木的年轮。树木的每一个年轮对应的是一年，而珊瑚外壁上一个环纹对应的是一天。 上图为贵州珊瑚化石横切面 1963年，美国古生物学家威尔斯认真数了一下泥盆纪（泥盆纪是地质学上的一个时期，在距今4亿年到3.5亿年之间）单体珊瑚化石上的环纹数量，他发现该珊瑚化石上一节有390多条环纹。这意味着，泥盆纪一年中的天数不是365天，而是390多天。此后，科学家们还研究了其它地质时代的珊瑚化石，也得出了一致的结论。 可见，3.7亿年前地球上一年大约有400天，并不是胡说八道，而是有证据支持的。在3.7亿年前，地球的自转速度更快，当时的一天只有大约22个小时，赤道自转线速度大约每秒500米。随着地球自转速度的变慢，现在一天是24小时，一年大约365天。 需要注意，地球正在缓慢地远离太阳，地球公转周期正在变长，即一年的总时长在变长。根据目前的观测数据，地球近日点每年远离太阳1.5厘米。 地球为什么会自转？珊瑚化石证明地球自转速度确实在变慢，那么是什么原因导致地球速度在变慢呢？回答这个问题之前，让我们先弄明白地球为啥会自转。 地球、太阳同宗同源，来自同一片星云，同样也继承了旋转的特性。不管是地球、太阳，还是月球，它们都在自转，自转速度各不相同。地球之所以在永不停息的自转，是因为角动量守恒以及惯性。物体的运动并不需要外力维持，外力只能改变物体的运动状态。 星云在引力的作用下收缩汇聚形成了太阳、地球等太阳系内的众多天体。在该过程中，由于星云中的物质本身就存在运动，星云内部的物质分布也并不均匀，万有引力形成的力矩使星云旋转了起来。太阳系最先诞生的天体是太阳，余下的尘埃形成了地球等八大行星。如果没有外力矩作用，星云的总角动量并不会随着形状的改变而丢失，地球和太阳等太阳系内的天体都将分配一定的角动量，这个过程中总角动量守恒。这就是地球自转的起因，也是宇宙中其它天体旋转的起因。地球自转和公转的初始动力都来源于此。 如上图所示，早期太阳系一片混沌。 来自太阳和月球的潮汐作用，使地球自转速度变慢天体之间靠引力互相影响，在太阳系内，太阳和月球的引力对地球的影响最大。地球并不是一个刚体，在太阳和月球的引力作用下，地球会发生轻微的形变。地球除了岩石和铁质内核，地球表面还有大气层和海洋。按照潮汐作用的对象不同，又分为陆潮、海潮、气潮三大类。它们在太阳和月球引力的作用下，会呈周期性形变，最显著的便是海水的涨落，这便是潮汐现象。 在地球发生潮汐形变时，来自地球内部物质的相互摩擦（比如海水与地球表层岩石的摩擦）会阻碍这一趋势，使形变过程发生延迟，这叫做潮汐摩擦。在这一过程中，会产生与地球自转方向相反的力，阻碍地球自转运动。地球自转的动能被转化为地球的内能，地球的自转速度便缓慢的降低，地球自转一周的时间便被不断的拉长。此外，月球也在这一过程中逐渐远离地球，每年大约远离地球3.8厘米。 科学家通过对古代日食记录的研究，也证实了地球的自转速度正在减慢。根据科学家的研究，地球自转周期每个世纪大约变长1~2毫秒。可不要小看这一数字，几亿年下来地球自转周期就要延长一两个小时。这意味着，十几亿年前地球上一天不到20个小时。 上图为艺术家想象的原始地球 实际上，地球自转速度除了在长周期内呈减慢趋势，在短期内还会时快时慢周期性震荡。地球自转速度在短期内，除了不规则的变化（比如地震也会对地球自转速度造成影响）以外，还与季节的变化有关。虽然地球的自转速度在逐渐变慢，但短期内对人类几乎没什么影响。 |
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