地球重達 * 億億億公斤,它不停轉動(dòng) 45 億年,動(dòng)力來(lái)自哪里?
若是50億年后,衰老成紅巨星的太陽(yáng)沒(méi)有吞噬地球。
地球的自轉,最末也會(huì )停下來(lái),只不外時(shí)間會(huì )相當漫長(cháng)。
宇宙中任何星體城市扭轉,它們的動(dòng)力來(lái)源于構成之初,引力勢能的轉化:
一顆正在構成的恒星
無(wú)論恒星也好,仍是行星也罷,都是由星際物量,會(huì )聚構成的。
只不外恒星的物量來(lái)源,是氫氣為主的星云。
行星的物量來(lái)源是星際塵埃,而星際塵埃的次要物量是超新星發(fā)作所產(chǎn)生的物量:鐵、氧、鎂、硅,以至比鐵更重的元素,以及化合物。
那些原始物量,分離在星空中,在引力感化下會(huì )聚。
在會(huì )聚成的過(guò)程中,星際物量互相碰碰,速度疊加、標的目的疊加,最末構成整體的逆時(shí)針或者順時(shí)針扭轉。
扭轉的物量連系,最末構成一顆不斷扭轉的星球:
太陽(yáng)自轉周期,約25天。因為是氣態(tài)的,各部門(mén)自轉速度差別
若是是一顆孤立的星球,當星際物量連系成星體后,契合能量守恒。
滿(mǎn)足:引力勢能=動(dòng)能+勢能轉化的熱能。
熱能除了引力供給外,還有核能供給:恒星的核聚變,行星內核的重核衰變。
從等式能夠看出,關(guān)于一個(gè)孤立星球來(lái)說(shuō),無(wú)論若何構成,它的自動(dòng)彈能,永久低于它的重力連系能:
扭轉體的動(dòng)能公式為:
J 為動(dòng)彈慣量,實(shí)心球的動(dòng)彈慣量為
此中地球量量 M=5.9*5×10^24kg ,半徑 R=**71km ,角速度 w=2π/8*400
得,地球動(dòng)能大約為:
那個(gè)能量是很龐大的,人類(lèi)當前能源操縱功率為2×10^1* W,根據那個(gè)功率,人類(lèi)需要4億年的時(shí)間,消耗的總能量才氣相當于地球自轉的動(dòng)能。
現實(shí)中運動(dòng)的物體味停下來(lái)是因為摩擦。
那么星體在宇宙中扭轉,能否會(huì )因為摩擦減速呢?
當然是存在的,因為——
實(shí)空不空。
就拿我們整個(gè)太陽(yáng)系來(lái)說(shuō),我們處在本星際云之中。
太陽(yáng)在4.4~15萬(wàn)年前進(jìn)入本星際云,大約1~2萬(wàn)年之后就會(huì )分開(kāi)。
即使分開(kāi)了本星際云,也還處在本星系泡之中:
本星際云密度0.2*個(gè)原子/cm^*,本星際泡密度0.1個(gè)原子/cm^*。
而1克的水,就有*.*44×10^22個(gè)原子。
也就是說(shuō),地球與星際物量即使存在摩擦損耗,能量損耗的比率也至少低于1/10^2*
即使根據每秒喪失那么多的能量比,那么地球要停行下來(lái)的時(shí)間是:
*000萬(wàn)億年。
那個(gè)時(shí)間遠遠超越當前宇宙壽命的20萬(wàn)倍。關(guān)于地球構成到如今,短短數十億年的損耗來(lái)說(shuō),幾乎忽略不計。以至還沒(méi)有地球大氣閑逸帶走的能量更多。
而地球經(jīng)常遭到隕石、小行星的碰擊,帶來(lái)的能量可能比那種體例散失的更多。
但是,地球的速度,其實(shí)比擬起45億年前,已經(jīng)慢了良多。
剛剛構成的時(shí)候,一日夜只需要數個(gè)小時(shí)。
哪怕5億年前的寒武紀,一天也只要21個(gè)小時(shí)。
既然之前已經(jīng)說(shuō)了,地球與太空摩擦喪失的能量很少,地球又是若何變慢的呢?
次要在于月球的影響。
提到月球的影響,就不能不說(shuō)月球構成的過(guò)程。
45億年前,星際塵埃會(huì )聚無(wú)數的隕石,隕石碰擊、會(huì )聚構成浩瀚的小行星。小行星,再互相碰擊,構成更大的行星,太陽(yáng)系最后構成的行星良多,原始的地球只是此中一顆。
一顆叫做忒伊亞的行星碰擊了原始地球:
碰擊后,地球和月球構成。
月球構成曾有諸多學(xué)說(shuō),如今碰擊說(shuō)已是支流,NASA和BBC做的視頻或紀錄片,都是間接接納碰擊說(shuō)。
動(dòng)圖來(lái)源于BBC紀錄片《我們實(shí)的需要月亮嗎》,測驗考試上傳高清源視頻,但審核沒(méi)通過(guò)……
一起頭月球間隔我們只要2.25萬(wàn)公里,只要如今*8.4萬(wàn)公里的1/17。
其時(shí)看到的月球,也比如今大良多:
地球對月球的引力,是如今的290倍。
地球鎖住月球(月球公轉周期=自轉周期):
相關(guān)動(dòng)圖源于BBC紀錄片 相關(guān)動(dòng)圖源于BBC紀錄片
地表構成的潮汐力是現今的5000倍。
地表大大都是液體的水,水被月球吸引,從而構成潮汐感化。
水跟著(zhù)月球,與地球自轉呈現相對運動(dòng):
地球變慢的關(guān)鍵就是潮汐力。
地球自動(dòng)彈能的降低,次要在于兩個(gè)方面:
1、潮汐力帶來(lái)地表物量相對速度的差別,構成摩擦,動(dòng)能改變成熱能。
2、潮汐利巴月球一步步推得更遠,地月系統的動(dòng)能,部門(mén)改變成了月球的引力勢能。
當然,在月球的感化下,地球的自轉是不成能停下來(lái)的。
因為地球的自轉速度遠遠快于月球的公轉,本地球自轉降低足夠低的時(shí)候,月球已經(jīng)足夠的遠。因為月球動(dòng)能喪失其實(shí)不大,此時(shí)地球的引力將不敷以吸引月球,月球將永久分開(kāi)地球。
不外,那個(gè)時(shí)間可能至少100億年以上。
但無(wú)論怎么樣,依靠潮汐力,不成能讓地球停行自轉的。
那么,太陽(yáng)對地球構成的潮汐力,能否可能鎖定地球,讓地球自轉停下來(lái)呢?
如許的形態(tài)下,其實(shí)就是地球的自轉角速度變得和公轉一模一樣。
金星公轉周期224.7天,而自轉因為大氣潮汐效應,朝相反標的目的自轉,周期24*天,金星在將來(lái),或成為被太陽(yáng)最早潮汐鎖定的行星。
但地球要被太陽(yáng)鎖定卻其實(shí)不那么容易,因為地球自轉很快,一年**5個(gè)周期。
地球現今的自動(dòng)彈能,相關(guān)于鎖按時(shí)的自動(dòng)彈能,超出跨越10萬(wàn)倍。
在太陽(yáng)引力下,地球自改變慢,同樣在于潮汐感化下,地層內部摩擦動(dòng)能轉化成熱能。而熱能是會(huì )通過(guò)熱輻射,釋放進(jìn)入宇宙的。
按照地球半徑、地日的間隔關(guān)系來(lái)看,在某一刻,地球正對太陽(yáng)和背對太陽(yáng)的兩面,遭到的引力差,大約只要地球遭到太陽(yáng)引力的1/10^14
太陽(yáng)對地球引力的均勻值為:*.57*9×10^22N
引力差的數量級為10^8 N,考慮地球自轉和鎖定自轉速度差,功率數量級為10^11W.
預估地球被太陽(yáng)潮汐鎖定的時(shí)間,至少500~1000億年。
由此也能夠看出,固然地球變慢的次要因從來(lái)自月球,但太陽(yáng)至少也有10%的功績(jì)。
月球對地球的潮汐力大約是太陽(yáng)對地球的*倍擺布。
但無(wú)論月球遠離,仍是地球停行自轉(現實(shí)因為潮汐鎖定,自轉=公轉周期,人的感官為自轉停行。),那個(gè)時(shí)間都相當的漫長(cháng)。
極有可能永久都等不到那一天。
100億年后太陽(yáng)主序星過(guò)程完畢,化做紅巨星,膨脹250倍,那時(shí)的半徑正好差不多一個(gè)天文單元(地日間隔),大要率會(huì )淹沒(méi)地球。即使不淹沒(méi),也足以汽化地球了。
又過(guò)100億年后,那里或許會(huì )構成的新的“太陽(yáng)”。
本來(lái)構成地球的星際塵埃,或許會(huì )構成新的“地球”。
扭轉,照舊永不斷息……
曲到再次撲滅,繼續輪回。