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2017-09-22

[高中天文地理]地球为什么会产生自转和公转?

  [高中天文地理]地球为什么会产生自转和公转?


  网友提问:地球为什么可以自转和公转?是谁给它提供的动力?这种转动会在未来的某一天消失吗?
 

高中天文地理地球为什么会产生自转和公转
 

  先说公转,这个容易回答:是太阳的引力导致地球必须绕着太阳转,公转的离心力和太阳的引力平衡,使得地球不会落到太阳上烧毁


  地球自转的事情可以这么理解。宇宙中所有的天体都有自转,地球要是没有自转反而会非常奇怪(拓展:高一地理地球的运动自转及意义)。那么问题就变成了,为什么天体会自转?这和天体的形成过程有关。


  天体形成的基本过程就是在引力的作用下的收缩。由于收缩之前的物质不可能绝对没有运动,而这些运动相对于收缩的中心,总角动量之和不可能精确地等于零。


  那么由于角动量守恒,最后形成的天体的总角动量也不可能精确地为零,因此它就必须有自转,连黑洞和中子星都不能例外。


  但是您可能会问,为什么地球自转周期不是像月亮那样和公转周期一样呢?月亮之所以会出现自转和公转周期一样是因为地球的潮汐力对月亮的影响很大,形成了所谓的潮汐锁定。但是太阳对于地球的潮汐力就不够大,无法对地球进行潮汐锁定,所以地球的自转就比较随意。


  您可能还会接着问,如果地球自转快很多或者慢很多行不行呢?如果太快会产生一系列的问题,比如一天就会太短了,会出现刚刚躺下睡觉就得起来的麻烦。


  更加严重的是,由于地球自转产生的对流层的季风和平流层的西风就会太强了,地球的气候会变得非常怪异,人类在地球上生活的就会很不舒服,也说不定地球上根本就进化不出来人类,当然也就不会有您提问我回答这件事了。


  如果自转太快慢会产生一系列的问题,比如一天就会太长了,就会出现夜里巨冷白天巨热的情况,而且由于地球自转产生的对流层的季风和平流层的西风就会非常弱。


  更加严重的是,由于转动很慢其角动量非常小,就会像快要停下来的陀螺那样摇摇晃晃。


  所以,如果自转太慢,不但地球的气候也会变得非常怪异,而且人类在地球上生活的会更不舒服,说不定地球上也根本就进化不出来人类。


  您可能还会接着问,那么为什么地球的自转轴和绕太阳公转的平面几乎垂直呢?这又和太阳系的形成有关系了


  目前的理解是,太阳系是由一大团气体在引力的作用下收缩形成的,收缩过程中由于角动量守恒就形成了一个转动的气体盘,盘的中心形成了太阳,盘外面的气体逐渐形成了太阳系内的行星,而每一个行星就是局部的一个转动的气体漩涡形成的,这个漩涡的角动量就变成了这个行星的角动量,当然这个行星的自转轴就和原来的那个转动的气体盘垂直了。


  而这个漩涡本来就是绕着中心(就是后来的太阳)转动的,所以这个行星就在这个盘面上做公转,当然最终公转的平面就和自转轴垂直了。


  那么地球的公转和自转最后会不会消失?原则上转动能总是会耗散的,所以只要时间足够长,是有可能消失的。


  但是考虑到太阳的演化,最大的可能就是在地球耗尽了它的转动能之前,太阳就已经变成红巨星把地球吞噬掉了,当然这还得过大约50亿年!


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