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永动机在哪?科学家:地球自转45亿年,但并不属于永动机

 行云流水vmmxd6 2022-08-13 发布于湖南

目前人类的主要能量来源是石油和煤炭,它们是远古死亡的动植物在太阳照射下经过百万年才形成的,都属于不可再生能源,也就是说地球的资源总有枯竭的一天。

所以人们一直希望有一种机器,只要给它一个初始动力,它就能一直运动下去,源源不断的为人类创造能量,人们将这种机器称为“永动机”,数百年来科学家一直为其努力,因为一旦创造出了永动机,就能够带来重大的经济效益,从根本上解决了能源问题,甚至人类社会都有重大改变。

然而后来不仅没有制造出来永动机,还意外地发现了能量守恒定律,即在一个封闭的系统内,总能量保持不变,它既不会凭空消失,也不会凭空出现,这从根本上就彻底否定了永动机存在的可能性。

但地球从诞生之日起就开始自转,至今已经有了46亿年,并丝毫没有停下来的迹象,那么地球不就是一个永动机吗?

它的能量又从何而来呢?

在宇宙中不存在绝对静止的星球,也不存在完全不自转的行星,它们的速度或快或慢,但不可能是静止不动的,比如月球虽然看起来没有自转,但实际上它是被地球的引力潮汐锁定了,假如地球突然消失,月球还是会转起来。

既然这些星球都能驱动着自己巨大的身躯,不停地自转几十亿年,难道它们还不是永动机吗?

地球受太阳的万有引力影响,所以会有周期为365天的公转,也就有了一年四季,那地球自己转动的能量从哪里来?

我们似乎一时无法找到地球自转的能量提供者。

科学家对此有几种假说

一部分人认为,地球是自主转动的,也就是自己给自己提供能量,地球整体来看可以分为三层:地壳,地幔和地核。

地壳由矿物组成的岩石构成,地幔则是一些超基性岩和液态的岩浆,重点是地核,地核的温度可以达到4000-6000℃,铁和镍在高温高压下变成了密度极高的液体,同时地核还存在大量放射性元素。

这些元素持续衰变,释放出大量的能量,使液态的铁镍一刻不停地围绕内核旋转,旋转的同时受到摩擦力的影响,于是带动了整个地球转动。

这种假说虽然听起来合理,但实际上有漏洞存在,根据现有的化石推断,在4亿多年前的泥盆纪,一天的时间只有20个小时,越早的年代一天的时间越短,即地球自转越快,这说明地球的自转在逐渐变慢。

而地核目前并没有冷却,地球的自转时间应该维持在一个稳定的范围,这说明地核可能不是地球自转的能量来源,这种逐渐递减的自转速度,更像是有个初始速度后的逐渐衰退。

于是角动量说占据了上风

46亿年前,太阳系还没有形成,只有上一个超新星晚年爆炸留下的遗骸。一些较大的星云碎片在引力的作用下开始吸引周围物质向自己聚集。

随着中心物质逐渐收紧,密度开始变大,温度和压力也逐渐升高,最后形成了幼年的太阳。太阳形成之后留下了少量的碎片,其中一些较大的碎片重新聚集周围的物质,地球渐显雏形。

初期的太阳系十分混乱,各种碎片陨石来回撞击,地球也不例外,不停地被陨石和小行星撞击,最大的一颗甚至达到了火星大小,这些撞击为最开始静止的地球提供了初始角动量,并且宇宙是真空的环境,几乎没有摩擦力,所以地球的自转持续了这么久。

不过既然真空中几乎没有阻力,为什么地球自转的速度还是在逐渐变慢呢?

目前来看,最大的影响应该是源自月球,月球是地球唯一的天然卫星,两者最近时只有30万千米,地球巨大的引力导致月球出现潮汐锁定,始终只有一面朝向地球。

同样月球也会对地球施加引力,于是地球上有了潮汐,出现了海洋的潮涨潮落,海水与海底的摩擦与地球的自转方向相反,消耗了地球的部分角动量,另外一些太空垃圾,以及发射的人造卫星,也会与大气层产生摩擦,减缓地球的自转速度。

假如地球有天停止了自转,人类将岌岌可危。虽然地球停止了自转,但大气层存在的惯性还是会让它沿着原来的方向运动,然后大气层与地面的剧烈摩擦会刮掉地面上的一切物质,其次海洋也会朝着曾经的自转方向继续流动,最后爆发超级海啸,冲上陆地。

而地球则永远只有一面朝向太阳,另一面永远留在了寒冷的黑夜。

不过就目前来看,虽然地球的自转速度在减缓,但大概率不会完全停止,地球的角动量不会归0,而是无限趋近于0,最终以一个非常缓慢的速度自转。

要达到这种程度,可能到时候太阳系都不存在了。

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