自轉是一種慣性運動嗎?為什麼地球可以自轉幾十億年?

科學探索菌


有時候,慣性確實是一個讓人困惑的物理名詞,因為它缺少定量的描述。


慣性的起源

慣性指的是物體保持原有運動狀態的能力。在不受外力的情況下,這個物體將會一直保持現有的運動狀態。這樣的一種描述,無法給出本質的物理解釋,更無法參與計算。早期,人們對慣性提出了種種學說,比如衝力說等等,但是這些對慣性的解釋顯得比較蒼白。

伽利略提出了一個著名的思想實驗:從高處沿軌道滑落的小球,若無任何阻礙,將會一直勻速直線運動下去,伽利略將之成為慣性定律。如下圖。當時,慣性定律還不能為人所接受。

後來,牛頓寫出了第一定律,才證實了伽利略的慣性定律。牛頓認為慣性可以用質量來衡量,質量越大,慣性越大。所以牛頓認為慣性是物體本身具備的一個特質。

但是,馬赫(上圖)並不這麼認為,他覺得慣性來自於遠場的物體的作用,但是他沒有詳細的計算。後來,愛因斯坦受其啟發,提出的廣義相對論裡認為重力是遠場影響本域的機制,給出了精確計算出慣性的方法。

2、轉動慣量

對於旋轉的物體,力學上有專門的名詞來描述:轉動慣量,其定義式如下。根據這個定義式,轉動慣量的大小與質量和距離有關,即與質量的分佈有關。質量分佈的越遠,轉動慣量的值就越大。轉動慣量越大,表示物體越難以加速或減速旋轉。

3、自轉就是慣性

星球的自轉起源於大爆炸,或者星球的相互碰撞。之後,星球能夠維持自轉,就是慣性的原因。只要沒有外力阻礙其自轉,那麼這個星球將會永遠轉下去。星球的質量都比較大,導致其轉動慣量非常大。所以,其他星球的引力,或者隕石的撞擊,都比較難以改變其自轉的速度。


力學Nerd王小胖


地球據說已經有46億年的壽命了,當初地球是不會自轉的,42億年前我來到了銀河系,由於我的飛船沒有油了,在銀河系裡尋找著油料,突然發現了地球上一層黑乎乎的東西,我一看是石油,我就命令我宇宙飛船的副船長把輸油管放到了地球,把地球表面的油給吸乾了才給我的郵箱加了一半,幸虧我的飛船是油電混合動力的要不差點我都飛不回去了。在加完油往回收吸油管道的時候突然來了一個小星星向我的飛船撞來,為了避免交通事故我讓飛船左移了5000米,這是這五千米的晃動導致了加油管把地球給抽了一下,結果地球就跟陀螺也是的開始轉了,現在都轉了這麼好幾十億年了。

現在我重新回來抱著對這顆星球負責的態度在觀察一億年,畢竟男人要敢作敢當,如今在這個地方告訴你們事實的真相,千萬不要關注我,就是關注你們也別想找到我。

你們也彆著急,等那個慣性沒了就不轉了,到時候我在來加把勁,放心吧地球人,我是不會拋下你們不管的。


於必火


行星的自轉確實是一種慣性運動,這種自轉通常是在行星形成之初就已經開始了,地球自然也不例外。要想知道地球為什麼能自轉幾十億年,我們需要把眼光放到45億年前,從太陽系的形成開始講起。

行星為什麼會繞太陽公轉?

在太陽系形成之前,我們所處的這一片太空是一個混沌的星雲團。前一顆超新星把一切都炸成了碎片,星雲中間除了一顆叫做T Tauri的年輕星球之外,其它都是氫、氦和各種重元素碎屑。也許是附近另一顆超新星爆發產生的激波打破了太陽星雲的平衡,使它旋轉起來,隨著星雲開始加速,其角動量,重力和慣性將其平展成垂直於其旋轉軸的原行星盤。由於碰撞引起的小擾動和其他大型碎片的角動量產生了公里大小的原行星開始形成的方式,繞著星雲中心運行。

星雲的中間區域由於沒有太大的角動量,轉的不快,這裡的物質迅速向中心的T Tauri星坍塌,壓縮加熱直到氫氣開始核聚變成氦氣。經過更多的收縮,T Tauri星的質量變得越來越大,它巨大的質量吸引了周圍越來越多的氫氣和塵埃,直到被點燃並演變成太陽。

那些靠近太陽又沒有被吞沒的行星,都是因為它公轉的速度足夠快,達到了角動量與引力的平衡。

關於太陽系中心重力造成整個星系物質產生旋轉,其實我們在家裡做一個簡單的實驗就容易理解角動量:當你拔掉一個裝滿水的水池底部的塞子時,就會漸漸產生漩渦,越靠近中間,水下洩的速度越快,漩渦就會越大越急。

行星為什麼會自轉

在太陽形成的同時,在星雲重力的外部引起物質凝聚在密度擾動和塵埃粒子周圍,其餘的原行星盤開始分離成環。在一個稱為失控增生的過程中,許多較大的灰塵和碎片碎片聚集在一起形成行星。

行星之所以沒有隨中心氣體一起落入太陽,是因為它們有足夠的角動量。行星繞太陽做圓或橢圓的離心運動,在沒有外來作用力的情況下,行星會繼續保持它原有的公轉軌道。這符合牛頓第一定律。

(行星在原行星盤中形成)

行星的自轉是因為在行星形成之初的時候,位於行星環附近的塵埃和碎片各自擁有不同的角動量,當這些碎屑聚集在一起時,它們的角動量差會推動行星向某一個方向做自轉運動。

一般認為,地球在形成的初期,它的自轉速度要比今天快許多。直到一顆火星大小的星球撞擊到地球上,不僅將大量的碎片撞到距離地球4萬多公里的高空形成月球,其巨大的撞擊力還使地球自轉的速度減慢了下來。

(地球被撞擊過程的計算機模擬)

地球自轉會越來越慢

地球相對於太陽在大約24小時內旋轉一次,但相對於其他遙遠的恆星,地球自轉一週的時間是23小時56分4秒。我們的地球現在每一天都會比前一天更長,這意味著地球轉的越來越慢。只不過地球減慢的過程非常漫長,每過100年,地球自轉一週的時間會增加2.3毫秒,所以我們幾乎沒有感覺。

從天文學的角度,地球確實比以前轉得慢了,這主要是因為月球的影響。

月球繞地球旋轉,它與地球之間的引力會造成地球大氣、海洋甚至地殼的潮汐運動。這種潮汐運動會輕微地改變地球自轉的角動量,從而減緩地球自轉的速度。

根據計算,在大約1.8億年後,地球上的一天將比現在長一個小時。


周志宏glee


地球的自轉當然不是慣性運動。眾所周知地球正在不停的進行著自轉和公轉。

事實上在大爆炸時期,宇宙誕生之初,各個天體進行了激烈的碰撞,也包括地球在內,銀河系以及太陽系形成之後也在不停的自轉。動力的來源就是宇宙誕生之初產生的動力。

事實上,地球是繞著地軸旋轉的,地球自轉一天需要23h56分,也就是一天的時間。地球和其它行星一樣都在進行自轉。

有科學家指出地球自轉是由於地球自身的能量推動,但是並沒有得到證實。而地球到底是因為什麼自轉還需要深入研究。




地球不僅已經轉了幾十億年,而且在未來的幾十億年地球依然會不停的自轉以及繞太陽公轉。

如果地球停止了自轉,人類將面臨巨大的災難。

而且地球自轉的速度並不是恆定的,會有微小的變化。

而且在太空中是沒有阻力的,維持地球的自轉並不需要很多能量。這也是人們在地球上生存的必要條件。


神秘大百科


我現在可以明確的告訴大家:地球的自傳原因至今為止還都是假說。所以是不是慣性,是不是幾十億年前有人推了地球一把,想要明白這件事,就要去了解一下地球自轉的原因。

牛頓晚年提出的“上帝之手”我是堅決不信的。

隨著天文學的發展,人類研究明白地球自轉的一些規律以及這種現象對於這種現象給人類生產生活帶來了何種影響。甚至我們也可以瞭解一些自轉與宇宙中各個星球之間可能產生的聯繫!但是具體自轉是怎麼產生的至今為止所有解釋都是假說!

下面就列舉出來幾個地球自轉成因的假說:

“以太”說

以太是什麼呢?以太是古希臘哲學家亞里士多德所設想的一種物質。是物理學史上一種假想的物質觀念,其內涵隨物理學發展而演變。“以太”一詞是英文Ether或Aether的音譯。古希臘人以其泛指青天或上層大氣。

在亞里士多德看來,物質元素除了水、火、氣、土之外,還有一種居於天空上層的以太。在科學史上,它起初帶有一種神秘色彩。後來人們逐漸增加其內涵,使它成為某些歷史時期物理學家賴以思考的假想物質。

19世紀的物理學家,認為它是一種曾被假想的電磁波的傳播媒質。但後來的實驗和理論表明,如果假定“以太”的不存在,很多物理現象可以有更為簡單的解釋。

所以,以太這種東西,人類在進行很多研究時都是默認他不存在的,所以細思極恐,如果它真的存在要打破多少物理常識??

現在我們假設“以太”存在,假設在宇宙之中存在以太,而這個範圍又非常的大,不過一直處於運動的狀態,那麼地球跟太陽將同時處於這個範圍之中,地球就會受到來自於兩方面不同的力,一方面來自於太陽,而另一方面則來自於以太,所以在這兩種不同力的相互作用之下,地球才會產生的這種自轉的現象。

只不過這種解答也比較牽強,因為畢竟這是一種未被證明存在的東西....但是如果以“以太說”作為地球自轉的原因,那麼地球的自轉並不是慣性運動。

星雲物質說

相對傳統的天文觀點認為:太陽和行星皆形成於一團巨大的原始旋轉星雲物質。當這些原始旋轉星雲物質在自身引力作用下自行收縮時,由於角動量守恆,星雲物質越收縮,越緻密,旋轉也就越來越快,當星球形成後,星雲物質的旋轉角動量就變成了尋求的自轉角動量。

這個理論看似一本正經其實也是漏洞百出。

它的根源是,太陽系本身就是一個在旋轉的星雲物質....說句不好聽的,宇宙大爆炸還是種假說,太陽系是不是星雲物質這個更加無法判斷....

在這種假說下,地球的自轉也並非是慣性運動...

以上兩種還算是相對傳統的解釋...

原始行星不轉說

顧名思義原始行星不自轉。就是地球其實沒在轉,自轉並不是地球自己在轉。地球的自轉是因為在公轉是受到太陽引力來回拉扯的結果....

這種說法中表示,太陽對原始行星的吸引使其朝太陽的一邊隆起,凸出來。當原始行星繞太陽公轉時,這個隆起部分偏離朝太陽的方向,但是太陽對隆起部分的吸引又把它拉回朝向太陽的方向,這樣就強迫行星自轉起來。

這其實就很扯淡,為什麼大多數行星斜著身子按逆時針自轉和公轉,而金星是按順時針自轉,天王星是躺著身子自轉和公轉?


如果說地球自轉是種慣性運動,並且在宇宙真空環境中一轉幾十億年,那麼幾十億年前是誰推了地球一把呢?

並且地球的自轉速度並非不變,其自轉有明顯的波動:一年中,8月間地球自轉最快,3~4月間自轉最慢。在各個世紀和不同的年份自轉也不是均勻的,如17世紀地球自轉比較快,20世紀30~40年代自轉加快,60~70年代自轉減慢,到了80~90年代自轉又加快。

如何用慣性運動在真空中解釋地球自轉這種一快一慢...學過高中物理的都知道這完全用物理學解釋不了啊!

所以,這道題真正的標準答案可能只能等到我們的後代來解答了



大美科學


慣性,是一種保持原來運動狀態的屬性,理論上只有不受力或者受到的合力為零,物體就會一直保持原有運動狀態,顯然地球的自轉也是慣性在起作用,在地球形成過程中,這種運動就一直保持到現在,而太空中幾乎接近真空,並沒有什麼力量改變地球自轉的運動狀態,所以它一直保持自轉!

那麼地球為何能一直自轉長達數十年,而且還會一直自轉下去?這一切都要追溯到太陽系形成初期,太陽的形成過程決定了這一切!

太陽之所以會出現,得益於星際空間中的引力不平衡,這種不平衡因為氣體雲塵埃分子等的密度溫度的不均勻。即使有一點點的不均勻就會造成引力大小的不平衡不完美。

於是氣體雲開始向引力稍大的地方聚集,隨著時間的積累,引力越來越大,開始吸引更多的氣體雲和塵埃分子,質量開始越來越大!

到了某個臨界點,氣體雲在巨大引力作用下開始急劇向內坍縮,一顆恆星誕生了!

而在這整個過程中,氣體雲都會發生旋轉,這種旋轉是因為密度溫度的不同造成的,類似地球上的龍捲風。所以恆星通常會發生自轉!

而正是這種自轉給了地球自轉的力量,源於“角動量守恆定律”,太陽自轉的角動量分配給了地球,所以地球會一直自轉下去,長達數十億年之久!


宇宙探索


就是孤立的陀螺也會永遠的慣性旋轉下去,按馬赫的遠場引力是慣性的本源論調就不會轉動了,這又回到了亞利士多德的力是維持物體運動的因素了


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