​为什么地球会旋转?

作者:李彤馨/编译来源:蝌蚪五线谱发布时间:2018-08-29

从初生太阳系拥有巨大角动量说起。

为什么地球会旋转?

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日复一日,地球每天的自转,使得日出和日落成为了我们日常生活的一部分。自从46亿年前地球形成以来,这已经成为了地球的日常工作,这一工作也将持续到世界末日的到来——也许是太阳膨胀成一颗红巨星并吞噬了地球。但是,为什么地球会旋转呢?

地球是由围绕在新生恒星周围的气体与尘埃组成的星盘所形成的。在这个旋转的圆盘中,尘埃和岩石碎片粘在一起,从而形成了地球。来自于加州大学洛杉矶分校的天体物理学家Smadar Naoz解释道,随着它的成长,太空中的岩石不断地与这个新生的行星相撞,这样的撞击力成为了推动它旋转的力量。由于在早期的太阳系中,所有的碎片都是以大致相同的方向绕着太阳旋转,这些碰撞也使得地球——以及太阳系中的大多数物体——都以相同的方向旋转。

那么我们就要问啦,为什么一开始太阳系就在旋转呢?尘埃和气体云由于自身重量而坍缩时形成了太阳以及太阳系。大部分的气体凝结而成为了太阳,而剩下的物质则在周围形成行星盘。在坍塌之前,气体分子和尘埃粒子各做各的,但在某一个时刻,一些气体和尘埃巧妙地在一个特定的方向上多移动了一点,开始了旋转运动。而当气体云正式开始坍缩时,云层开始加速旋转——就像花样滑冰运动员在旋转时收起胳膊和腿,会让旋转的速度更快。

因为在太空中并没有什么东西可以让物体慢下来,因此一旦开始旋转,它就会持续不断地旋转下去。在这种情况下,这个不断旋转的太阳宝宝有很多的角动量,这个量描述了物体持续旋转的趋势。因为,当太阳系形成时,所有的行星可能都以同一个方向旋转。

然而到了今天,一些行星都有了自己的个性,有自己的旋转方式。金星的自转与地球的自转方向相反,而天王星的自旋轴则呈90°倾斜。科学家们不确定这些行星为何自转方向会与其它行星不同,但他们提出了一些猜想。对于金星来说,也许是碰撞导致了它的自转与众不同,也或许它一开始和其它行星自转的方向是相同的,但随着时间的推移,太阳对于金星上厚厚云层的引力作用,加上金星地核与地幔之间的摩擦,导致了金星的自转变成由东向西。2001年一项发表在《自然》上的研究表明,太阳与其它行星之间相互的引力作用可能是导致金星自转减慢并逆转了方向的原因。

据《科学美国人》报道,就天王星而言,科学家们认为撞击——一块巨大的石头所带来的撞击,或是两种不同物体连续两次的撞击——会使它失去平衡。

尽管有各种各样的干扰,太空中的一切物体都在朝着某一个特定的方向旋转。“旋转是宇宙中物体的基本行为,”Naoz说道。

小行星在旋转,恒星在旋转,星系也在旋转(根据NASA的说法,太阳系绕着银河系转完一个圈需要2.3亿年)。宇宙中速度最快的物体是那些密集、飞速旋转的脉冲星,它们是大质量恒星的尸体。一些脉冲星的直径相当于一个城市,且每秒可以自转数百次。2006年一项发表于《科学》杂志的研究公布了速度最快的被称为“Terzan 5ad”的脉冲星,每秒能旋转716次。

而黑洞的速度则可以更快,2006年发表在《天体物理学杂志》上的一项研究发现,一个名为GRS 1915+105的黑洞可以每秒旋转920到1150次。

但它们的旋转也会慢慢减速。Naoz表示,当太阳形成时,它绕着它的轴旋转一次需要四天。而现在,太阳旋转一次大约需要25天。Naoz说,由于太阳的磁场与太阳风相互作用,从而减慢了它的旋转。

甚至地球的自转速度也变慢了。来自月球的引力也会以一种稍微减慢地球速度的方式牵引着地球。2016年发表在《英国皇家学会学报》上的一篇关于古代日食的文章表示,在过去的2740年里,地球自转减慢了大约6个小时。即一个世纪的时间里减慢了1.78毫秒。

所以,虽然明天太阳会升起,但可能会晚一点。


蝌蚪五线谱编译自livescience,译者 李彤馨,转载须授权 

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