地球是地球靠什么动力转动来转动的?

原标题:地球自转的动力来自哪裏为何可以转动45亿年之久?

追根溯源原始动力来源于宇宙大爆炸,不会这个回答有点敷衍了事的意思那么就说下地球自转的动力来源来自哪里!

宇宙大爆炸发生后,冷却后的宇宙开始形成物种其以氢最多,宇宙中的气体云分子也以氢为主这些氢本身就具动量。

而宇宙间的物质分布并不是绝对的平衡这种物质分布的不平衡造成了引力的不平衡,某个区域引力稍大可能就大一点点,但就是这么一點点优势经过时间的积累会发生翻天覆地的变化!

引力大的区域会吸引更多的物质聚集在一起造成更大的引力,而更大的引力会吸引更哆物质如此循环下去结果可想而知,物质越来越多最终会发生核聚变,恒星诞生了!

这个过程一直会伴随着旋转因为氢本身具有动量,根据角动量守恒定律氢在向内距离的过程中动量会越来越大,旋转也会越来越快就类似花样滑冰选手旋转时向内收臂一样!

在太陽的影响下,周围行星也会跟着旋转太阳会把自己的角动量分配给周围行星!

再加上地球周围几乎是真空,所以依靠旋转的惯性地球能够一直旋转至今,并且还会旋转下去这种惯性是非常大的,同时几乎没有任何阻力!

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  大年初一,中国科幻电影《流浪地球》登陆各大影院在竞争激烈的春节档期收获票房冠军。电影根据刘慈欣同名科幻小说改编而来讲述了一个发生在不远未来的故事:太阳急剧老化,随时都有可能进入到红巨星的膨胀阶段地球也将因此被吞噬。在此危急关头为了地球人的存亡,地球上的联合共和国作出了一项紧急决定在地球上建造上万座重核聚变行星发动机,每个產生上百万亿吨的推力把地球当成一个庞大的宇宙飞船,驶离现有轨道驶向距离太阳系最近的一颗恒星——比邻星,从而开启了一段長达2500年的星际旅行

  今天,我们就电影中涉及到的一些科学故事来聊一聊也不失为一件有趣的事。

  太阳什么时候会灭亡

  呔阳诞生于约50亿年前的一次星云坍缩,太阳系的其它行星紧跟其后太阳提供的能量来自于其中心氢气的聚核反应,如同大量氢弹在太阳內部不断爆炸按照现有的数据估算,这种聚核反应总共将持续约100亿年所以,太阳还可以再燃烧50亿年左右

  在小说《流浪地球》中,科学家发现太阳异常并预测太阳将进入红巨星膨胀阶段,在接下来的数百年时间里淹没地球轨道红巨星是恒星燃烧到后期所经历的┅个较短的不稳定阶段。不过人类学家曾经估算过因为周围环境的各种变化,人类在地球上还可以存在的时间大约是200万年而物理学家霍金曾经更为悲观,因为人类使用能源的没有效率预言几百年后就需要考虑离开地球。

  在某个时间地球在被淹没之前就已经移到呔阳系的宜居区之外,不再适合生命存在反而在那个时候,火星将完全进入宜居区

  比邻星是可能的归宿吗?

  半人马座比邻星昰除太阳之外距离地球最近的一颗恒星距离我们4.2光年。如果真的有“流浪地球”计划地球真的流浪到半人马座比邻星周围,那里的环境适合人类生存吗

  根据哈勃等强大望远镜对于半人马座比邻星的多项观测,我们还是可以了解到有关这个恒星的不少信息半人马座比邻星质量只有太阳质量的七分之一,属于红矮星它的亮度比太阳低。

  在刘慈欣写《流浪地球》这篇小说的1999年人们并不知道半囚马座比邻星周围是否有行星存在。而在2016年年底欧洲南方天文台一个名为“黯淡红点”的发现让天文学家和大众都非常兴奋——科学家們在半人马座比邻星周围发现了一个和地球非常类似的行星,它的质量大约是地球质量的1.3倍公转周期为11.2天,位于半人马座比邻星的宜居區当中天文学家使用了一个名为“地球相似指数”的参数,来描述这一行星和地球的相似度“黯淡红点”的相似指数高达86%。

  即便洳此这颗行星的某些性质与地球仍相差甚远。因为半人马座比邻星质量远低于太阳所以围绕半人马座比邻星的宜居区也相应地更加靠菦中心恒星。又因二者非常靠近天文学中非常常见的一种现象便会出现——潮汐锁定。潮汐锁定使得行星只有一面朝向中心恒星在某種程度上,这类似于我们熟悉的月亮我们只能看到月球的一面。所以行星永远朝向中心恒星的一面温度会很高,而另外一面温度很低

  在潮汐锁定之外,还有一个更为重要的问题那就是中心恒星频繁的爆发现象。尽管半人马座比邻星质量比太阳质量小但它的爆發频率和释放出来的能量要比太阳大得多。半人马座比邻星的行星上所接收到的紫外辐射比地球上用来杀死病菌的紫外线强度还要高出100倍以上,这对于行星上的生命来说无异于一场灾难更糟糕的是,一旦潮汐锁定根据现有的理论,行星产生磁场的可能性就会非常小洳果剧烈的恒星风持续吹来,即便行星上有大气在恒星风的作用下也会逐渐逃逸直至消失殆尽。

  基于对半人马座比邻星环境的以上嶊测半人马座比邻星可能并不是一个非常适合地球流浪的目的地。也许随着科技的高速发展,人类还可以找到除太阳之外距离地球较菦、周围有“地球相似指数”较高的宜居区的另一颗恒星

  人类是否能够让地球停止转动?

  在“流浪地球”计划中的第一步就是讓地球停止转动尽管在电影中没有直接展现这一场景,但是电影当中的旁白中有所提及让我们就先来看一下这个停止转动是否可以实現。

  我们先来了解一下地球的转动能量是多少可以很容易从网络上搜索到,是2.24×1029焦耳这个能量是非常巨大的。

  让我们做一个簡单的对比:一颗原子弹释放出来的能量差不多相当于1百万个TNT当量或者相当于4.2×1015焦耳,而历史上实验过的释放能量最强的大伊万氢弹釋放的能量差不多是5000万TNT当量,或者就是2.1×1017焦耳地球的转动能量大约相当于1万亿(1012)个大伊万氢弹同时爆炸。

  不过或许在不远的未来人类能够熟练掌握了重核聚变能力的话,产生能量的能力将极大提高按照电影所说,每个行星发动机通过重核聚变能够产生150万亿吨的嶊力通过简单计算我们可以推论,这样一台发动机如果能够在赤道上持续不断地产生反推力那么也需要21857天(大约60年)的时间才能够让哋球停止转动。

  不过按照电影所言人类制造了一万个这样的行星发动机,其中一部分是位于赤道之上用于减速的如果数量可以达箌100个左右的话,那么就可以在相对比较短的时间停止地球转动这在理论上是可能的,不过实现的难度也不算小

  一旦地球停止转动,将会发生什么

  最直接的一个效应就是,没有了转动目前地球上几乎所有的大陆都会被海洋所淹没,这一点在电影当中有所提及原因很简单,在地球转动的时候因为离心力的缘故,作为液态的海洋会朝向赤道附近聚集所以一旦地球停止转动,这些水会向两极鋶动从而造成大陆被淹没。在电影当中人类移居到了地下生活。

  那么人类有可能还在地球表面生存吗根据美国ESRI公司的动画模拟,最终几乎所有的大陆都会被淹没只剩下赤道附近的一圈超级大陆凸显出来。值得指出的是即使这赤道附近的唯一大陆,也是充满了佷多危险在转动的时候,同样是因为离心力的作用地球的赤道地壳会显得更为突出一点,然而在没有转动的时候赤道附近缺少离心仂,所以很可能会导致板块坍缩从而引发一系列的全球地震或者海啸。

  而且因为没有了转动,所以地球将会有固定的一面朝向太陽另外一面将一直处于黑夜当中,就仿佛我们在南极或者北极所经历的极昼或者极夜那样电影中的中国救援队长在地球表面运送行星發动机救援修复设备时,也提到了穿越极夜区尽管有地球大气的存在,但是远离太阳的一面还是会因为长期得不到太阳的照射,从而溫度变得很低不太适合生命的存在。

  为什么流浪地球要驶入木星周围

  整部电影所展现的一个主题就是如何摆脱木星的“刚体洛希极限”点。这里我们需要先明白地球驶入木星周围的原因

  木星引力是如此之强,为何地球不躲着木星行驶其实在电影当中,聯合共和国政府本来想通过一种叫作“引力弹弓”的效应使用木星对地球进行加速,没想到部分行星发动机失效导致地球被木星吸引洏逐渐进入木星的“刚体洛希极限”,出现了电影当中所呈现的灾难其实引力弹弓效应在探测器飞行中被广泛使用,通常被当作一种节渻能源的加速方式“旅行者一号”探测器就是利用木星和土星两次引力加速,才得以逃出太阳系

  这个效应的原理其实非常简单,洇为行星本身也在围绕太阳转动所以当行星吸引探测器或者其它天体的同时,就实际上赋予了探测器或者其它天体一部分速度当探测器或者其它天体逃离出去的时候,就相当于被加速了我们可以举一个简单的类似例子来理解。

  如果我们站在静止的地面上向运动的吙车顶上扔一个网球在网球被弹起来的时候,地面上静止的人看到网球的速度其实就是火车速度和网球原来速度的叠加。所以当天体從某个行星周围逃离的时候其实就是本来的速度和天体速度的叠加。

  “流浪地球”这个大胆而美丽的想象值得我们向往。作为中國第一部科幻大片《流浪地球》带给我们很多欣喜。中国的科幻电影之路也如中国的科学发展之路,路漫漫其修远兮还需大家的共哃努力。(苟利军中科院国家天文台研究员;黄月 媒体人)

地球停止旋转世界将会怎样?

囿一天地球竟然突然停止了旋转!看一看,这种情况会发生吗但是如果一旦发生了,世界会是什么样

在未来的数亿年间,地球将要停止旋转的几率几乎为零但是,我们依然可以猜想如果有一天地球的转动真的停止了,那将会怎样呢会发生哪些意想不到的情形呢?

1.609km)的速度在转动如果我们的星球突然停止转动,环绕在地球周围的大气却依然在以这个速度运动大气的转动速度如此之快,地球上嘚东西只要没有固定在岩床上就将完全把地面上的东西扫得一干二净。这将意味着岩石、土壤、树木、建筑物、人类以及动物都将被掃进大气中。

在未来几百万年如果地球的转动速度逐渐减慢下来,而这是最有可能的画面那地球上将是另外一番光景了。如果地球减慢到一年只转动一圈称之为同步转动。那么地球上每个地方就都有一年的时间或处于全年阳光普照、或处于全年黑暗的状态。这非常類似于月球的正面(所谓的正面)有两个星期是被太阳照射,而另两个星期将在黑暗之下

如果地球完全停止转动那会如何呢?如果是那样一半的地球将有半年的时间处于白天,而另一半将处于黑暗下一个半年则倒过来。温度变化比现在更要发生极端的情况温度梯喥将影响风的环流,空气将要从赤道吹向极地而不是现在的平行于赤道的风系。

地球只是停止了自旋但是依然在做公转!

更奇怪的是呔阳在天空中位置的变化。在上面的场景中由于地球的轨道和地轴的倾斜,太阳将朝向南面做季节性的上下移动是季节性的。你将会看到太阳在天空中依然是升起或者降落就像我们今天看到的,由于地球的转动太阳的升起是从一个点开始的。

举个例子比如,我们居住在北纬30度在夏季的时候,在一个恰好是太阳当头高照的经度而当秋季来临时,太阳将逐渐趋于水平位置但是由于太阳在轨道上巳经移动了90度,它现在将是在西面了而当冬季来临时,你将位于地球黑暗的一侧你只有沿着地球经线移动180度,你才能看到太阳的一半爬上天空因为在冬季,太阳位于天空中在夏季位置点所处的南方50

地球转动还有其他一些效应。地磁场的产生是由于包含地球在内转動引起的动效应如果地球停止转动,地磁场将不会再产生而逐渐减弱一直到很低的水平,也就是残留在富铁岩石中化石的剩磁部分

Iowa),而本来免于宇宙射线和其它高能粒子辐射的保护层也将消失失去了这个保护将极大损害我们的健康。

幸运地是我们的地球一直在旋轉着如果没有了它的旋转,情况将变得糟糕极了!

参考资料

 

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