简单讲:46亿年的时间还是太短了!
我们常说“岁月是治愈一切的良药”,对于这一说法,在众多现象中都能找到印证!
许多朋友在幼年时肯定都曾玩过旋转的陀螺,那玩意儿通常只会转上几分钟便停下。而与此相似,地球本身可以被视为一颗超级“巨陀螺”,在宇宙空间中持续旋转。
然而地球这颗巨陀螺因为其庞大的质量和巨大的惯性,加之在外太空受到的干扰和阻力几乎可以忽略不计,这使得地球能连续旋转长达46亿年之久,并依然在持续旋转。
尽管如此,科学研究揭示了地球自转的速度实际上是在逐渐减缓的,只不过这一变化的速度极其微小,以至于每世纪仅慢了1.7毫秒,这在人类几十年的寿命尺度内几乎无从察觉。
不过考虑到地球长达46亿年的漫长历程,自转速度的减缓在整体上还是相当明显的。以每世纪慢1.7毫秒来计算,每6万年便会慢1秒,每400万年慢1分钟,十亿年则慢了4小时。
举例而言,6500万年前至2.4亿年前的恐龙时代,当时一天的长度仅有23小时,甚至更短。
那么,地球自转速度为何会减缓呢?前面提到的外太空阻力影响微乎其微,真正的主因是月球,确切地说,是月球对地球产生的潮汐引力作用。
说白了,就是月球在“捣鬼”!
正是由于月球的潮汐引力作用,逐步消耗了地球自转的动能,导致地球自转减慢,与此同时,这也迫使月球以每年约3.8厘米的速度逐渐远离地球。
那么,月球的潮汐引力作用究竟是如何使地球自转变慢的呢?通过一个比喻或许能帮助我们理解。
想象一下,你的漂亮女友正在游乐场骑旋转木马,而你则骑着毛驴想追她。但毛驴的速度远远不及旋转木马。此时你手中握有一根绳子,如同“套马的汉子”,你将绳子抛出,套住了女友骑的木马。
由于木马转速更快,便会拉动你的毛驴一同旋转。在这个过程中,你的速度逐渐加快,而木马的速度则逐渐减慢,最终你们的转速趋于一致。
在这个比喻中,旋转木马代表地球,而你和你的毛驴则代表月球,那根绳子则象征着地球与月球间的引力。
我们再举一个通俗的例子。很多人看过花样滑冰比赛,选手们通过张开双臂开始旋转,再迅速合拢双臂,旋转速度便会加快。这实际上体现了“角动量守恒”定律。
地球与月球这一系统就如同花样滑冰的选手,但过程是反向的。起初选手快速旋转,然后张开双臂,旋转速度便减慢。在这里,地球相当于选手本身,而月球则相当于其张开的双臂。
当然,除了月球,地球自身的一些活动也会影响自转速度。例如,2004年印尼的海啸就使地球的自转速度加快了大约3微秒。同时,地质活动或冰川活动所引起的地球质量分布改变,也会导致自转速度的变化,这是为了保证角动量的守恒。
此外,太阳对地球同样存在潮汐作用,这也会使地球的自转速度减慢,最终导致地球被太阳锁定,如同地球锁定月球一样,届时地球的一半将永远朝向太阳。
不过,太阳对地球的潮汐作用相较于月球来说较小,大约只有月球潮汐力的一半。当地球同时受到月球和太阳潮汐作用的最大影响时,会发生大潮;而当两者的影响都达到最小时,则出现小潮。
也就是说,月球才是导致地球自转减慢的“幕后黑手”,太阳只是个“从犯”。
那么,地球什么时候会完全停止自转呢?
需要注意的是,“停止自转”并非绝对意义上的停止,而是相对于月球而言,换句话说,就是地球什么时候会被月球完全锁定?
目前月球已经被地球潮汐锁定,因此它的一面永远面向地球。许多人误以为月球已经停止了自转,实际上并非如此,月球仍在自转,只是其自转与公转达到了同步。如果月球真的停止了自转,就不会有其固定的一面朝向地球。
由于地球的质量远大于月球,因此当地球被月球潮汐锁定时,地球的一面也将永远朝向月球,这就意味着,月球将永远位于地球上某些国家的上空,其他国家则永远看不到月球。
然而,我们无需担心这种情景的发生,因为这只是理论分析。实际上,要锁定地球需要极其漫长的时间。地球被月球锁定大约需要超过一百亿年,而地球被太阳锁定则需要更长时间,至少需要五百亿年以上。
而我们太阳的寿命仅有百亿年,如今太阳已经将近50亿岁,还有50亿年的寿命。因此在太阳死亡之前,地球根本等不到被锁定的那一刻,太阳系的命运届时也会发生翻天覆地的变化!
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