地球自轉了46億年也不會停,算不算一種永動機?它的動力來自哪?

日出日落對于地球人來說是再平常不過的自然現象,只要地球不停止轉動,這樣的現象就會一直持續下去。
然而你有沒有想過, 萬物運行都需要動力,支撐地球自轉了46億年不停歇的動力又是什麼呢?如果有一天這個動力「用完了」,地球會不會停轉呢?居住在停轉的地球上又是一種怎麼樣的體驗?

地球自轉是怎麼被發現的?其實人們知道地球會自轉,也不過是最近幾百年的事。
眾所周知,在中世紀之前,人們普遍認為地球才是宇宙的中心,所有其他的天體都是沿著圓形軌道圍繞著地球運轉的。畢竟,太陽從東邊升起,從西邊落下,都是大家都司空見慣了的事。
偏偏這時候出來個「瘋子」,哥白尼告訴大家不是這樣的,不是太陽繞著地球轉,而是地球繞著太陽轉,之所以會有白天、黑夜,是因為我們的地球在繞軸自轉的結果。

這與當時教會提倡的亞里士多德的物理學明顯矛盾。當然沒人相信他的觀點。不少人都跳出來駁斥哥白尼的說法:你說地球會自轉,那為什麼上面的人不會掉下來啊?如果地球在動,那麼當物件向下掉落時,不應該掉在腳邊,而應該掉在后方,因為物件正在空中向下跌時,地球向前移動了。
他們認為,即使地球并非宇宙中心,「地上的物質自然地向宇宙中心落下」依舊應該成立,所以如果地球在動,物件就理應向后方掉落而非垂直掉落了。說地球會自轉,你拿出你的證據來啊。
雖然後來證明哥白尼的想法不僅完全正確,還開啟了一個全新的天文學時代,但當時受到了技術條件限制,誰也無法通過科學實驗或觀測來證明,地球的確實在自轉。

1679年,著名科學家列文·虎克在看了牛頓的萬有引力研究報告后,突發奇想:如果地球真的是在自轉的話,那麼一個自由運動物體的路徑,相對于一個固定參考座標系統,就會因為慣性產生視路徑偏移的現象。
比如下落的物體在北半球的彈道會從它們射出的方向向右偏轉。于是他在8.2米的高度下拋下了一顆鐵球,預測可能會向東偏離半毫米。然而大概是由于下落高度不夠的原因,實驗并沒有成功。直到將近300多年后的19世紀初,來自博洛尼亞、漢堡的天文學家們匯聚一堂,在高塔上重做了這個實驗,才證明虎克的想法完全正確。

另一個著名的實驗來自于法國物理學家傅科,他在巴黎天文台擔任物理學教授,1851年,他在法國巴黎的先賢祠從塔頂懸掛了一個擺長67 m的鐵球。
他設想:如果地球真的在自轉,那麼就會使擺動平面產生搖擺的振蕩,從而產生偏移,而旋轉的速度取決于緯度。在巴黎的緯度,預測和觀測到的偏移是每小時大約順時針的偏轉11度。這就充分證明了當年哥白尼提出地球自轉的假說,完全正確。

那麼問題來了,既然地球一直在自轉,為什麼我們感覺不到呢?反而倒是覺得太陽在圍繞著我們旋轉?這是因為我們人類對比地球來說,實在太渺小了。就像我們必須望向很遠的海平線才能看見船帆先于船身出現的現象,我們亦必須走很遠的距離才能發現地球自轉對地球表面上生活的渺小人類所造成的影響。

地球自轉究竟靠什麼動力?這46億年來,地球一直在自轉,那麼是什麼力量一直維持著地球自轉的呢?
其實在宇宙中,所有的天體都在自轉,這是因為從物理學的術語來說,所有天體都具有角 動量。
地球的形成只是太陽系誕生的一部分:最初太陽系內只是大量的、旋轉中的塵埃、巖石和氣體,組成它的化學元素是來自大爆炸產生的氫和氦,還有超新星釋放出的重元素。這個 星際塵埃是不均勻的,重力吸積過程上任何的不對稱,導致最終形成行星的角動量。
而地球的自轉也是因為形成地球的原始太陽系星云一邊旋轉一邊壓縮,當地球形成時就自然「分享」了一部分它的角動量。

不過,為何地球的自轉軸方向會與太陽系盤面有23.5度的傾角呢?地球為何又每24小時自轉一周呢?
目前關于這兩個問題,天文學家也是眾說紛紜,但比較普遍的看法認為,這和潮汐力的影響有關。
地球的自轉速度可不是一成不變的。太陽和月亮對海洋的引潮力使地球自轉速度變慢,據說 地球每100年的一天就會增加1.6毫秒,這也導致地球一年的天數逐漸減少,有科學證據表明泥盆紀中期,當時的一年相當于現在的400天。
既然潮汐力能使地球自轉越來越慢,會不會有那麼一天,地球真的停止轉動了啊?到那時候會發生什麼事?
有不少人可能會認為我們會以每秒460米的速度向東方被拋出去,因為根據慣性定律,一輛高速行駛的車子突然急剎車,人們肯定會朝著車子行駛的方向倒去。
但是,請記住,那是急剎車。如果真是由于潮汐力作用的關系的話,其實是個逐漸減速的過程,就像現在的你,是否意識到我們的一天已經比幾百年前更長了呢?顯然是沒有!所以人們被瞬間拋出去的情況自然也不會因為潮汐力而發生。

不過,這并不意味著地球緩慢減速停車不會帶來災難性的后果,最明顯的莫過于地球不再有黑夜和白天之分,一半地球長時間處于白天光照之中,另一半則陷入無盡的黑暗。
東西半球的溫度會產生天壤之別。這會導致大量的生物滅絕,就算有物種最終得以存活,想必也會和我現在見到的物種截然不同。
另一個影響就是大氣運動,大氣會在慣性的作用下繼續向前運動,導致原本一起做相對運動的大氣和地面變成了大氣在做絕對運動,最終導致地面上一切物體都會遭受強力颶風。

還有不少科學家認為,地球雖然停止了自轉并不意味著在赤道缺乏旋轉動量或所謂的角動量,因為這種角動量沿赤道傳遞給空氣、水甚至巖石,將繼續以1770 公里/小時這個速度運動。而這種運動導致地球表面撕裂成碎片,這些碎片又飛到大氣層的上層,然后分散到外層空間。
同時,地殼也會發生移位,那地震、火山噴發等災害也是必然的,大氣層也會引起強烈的風暴,可以說,人類將面臨著空前嚴重的災難。
當然了,這只是天文學家的一個有趣的思想實現,畢竟等到地球停止自傳了,人類沒準早就移居到別的星球上去了。自然也就不會擔心到時候的災難了。





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