解答疑惑:为何地球转动不息?简单讲,因为时间还不够长!如若时间无尽,终有一日,地球会停下转动的步伐。
孩提时代,我们都曾旋转过陀螺。光滑的地面上,陀螺翩翩起舞,尽管仅维持数分钟的欢腾,终归寂静。地球宛若一个巨大的陀螺,在太空中翩翩起舞。与众不同的是,太空的真空环境与地球的庞大质量赋予它巨大的惯性,使得它能够欢舞数十亿年,直至今日。
许多人心中疑惑,地球怎能如此持久地转动?实则此疑惑根源于对地球质量的无尽之谜与太空的空无之谜的无知。
地球的腰围约有12742公里,体质量更是高达60万亿亿吨,这个数字对于我们来说难以想象。更重要的是,如此庞大的地球在几乎真空的宇宙中舞动,这意味着宇宙空间中的阻力几乎不会影响地球的转动。
但事实上,地球的自转速度正在放慢,其原因并非宇宙中的微小阻力,而是月亮的存在。科学家观察到,地球的一天正逐渐变长,每世纪大约延长1.7毫秒,换算下来,每400万年增加一分钟,恐龙时代的地球,一天仅约23小时。
那么,月亮是如何影响地球的自转速度呢?
潮汐引力是罪魁祸首。自月球诞生之日起,它便通过潮汐引力作用于地球,引发周期性的潮汐现象,这不仅耗散了地球的自转能量,使得自转速度减慢,同时也使地球逐渐与月球拉开距离,每年远离约3.8厘米。
如何理解潮汐引力对地球的影响?
关键是地球的海洋。具体来说,月球与地球间的引力与月球对海洋的引力并不完全一致,两者形成一定角度,导致月球对海洋的引力存在“时间差”,这种延迟的潮汐引力一直拉扯着地球的海洋,使得地球的自转速度逐渐减慢。
地球自转速度放慢的同时,月球的轨道也在升高,逐渐远离地球。将地球与月球视作一个系统,数十亿年前,月球更接近地球,犹如一位双臂紧抱的滑冰运动员。而如今,随着月亮的远离,这个系统就如同一位张开双臂的滑冰运动员。
根据角动量守恒定律,张开双臂的运动员其转动速度必然减慢,这一点在花样滑冰比赛中屡见不鲜。
那么,是否有确凿的证据表明地球自转一直在变慢?
答案是肯定的。地质学与古生物学的证据表明,远古时期,月球确实离地球更近,地球的自转速度也更快,约5亿年前,地球的一天只有22小时左右。同时,古代对日食的记载与近两百年人类的观测结果基本吻合。
但需要注意的是,宇宙中并非只有地球与月球,还有诸如太阳等众多天体。在影响地球自转速度的诸多因素中,月亮的作用大于太阳,因为尽管太阳的质量远大于月亮,但它与地球的距离是月亮与地球距离的数百倍,这意味着月亮对地球自转速度的影响更大。
此外,地球自转速度还受到其他因素的影响,例如地球上的超级海啸等大事件。例如发生在2004年的印度洋超级海啸,就让地球自转速度加快了3微秒。地球的冰河时期也会因质量分布的改变影响自转速度。
那么,地球自转速度不断减慢,是否意味着未来某一天地球会完全停转?
实际上,“月球绕地球转”的说法并不准确。由于月亮的质量较大,它更像是地球的伴星,而非传统意义上的卫星,地球与月亮更像是一对双星系统。这意味着,如果不考虑其他因素,潮汐引力作用会持续至地球与月球达到平衡:月球的公转周期与地球的自转周期完全一致。届时,月球将永远悬停在地球某固定点上,或许在中国上空,或许在别国上空。这种结果与冥王星与卡戎的关系相似。
但这一过程需要极长时间,可能在太阳系乃至地球消亡前都无法实现。
太阳将在大约50亿年后膨胀成红巨星,届时水星与金星将被吞噬,地球也将遭受重创。同时,银河系与仙女座星系将在约35亿年后发生碰撞,其结果难以预料,有可能直接导致地球与月球的毁灭。因此,太阳系无法等待地球与月球同步转动的那一刻。
此外,太阳对地球的潮汐引力作用也不可忽视,尽管其作用相对较弱,仅相当于月球作用的一半。因此,月亮是地球自转速度减慢的主要原因。
若要地球与太阳同步转动,需要超过五百亿年的时间,这对于人类或太阳系来说都过于遥远。太阳的寿命约为一百亿年,目前已走过半程,余下的五十亿年之后,太阳将塌缩为白矮星。当太阳不再闪耀,地球的锁定问题便不再有意义。
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