地球为什么会稳定地自转?动力是什么?

闲云

首先,地球在太空中的自转不需要动力。

牛顿第一定律就说了,除非有外力作用,否则物体会保持当前的运动状态。宇宙是接近真空的,几乎可以认为没有阻力作用,地球虽然会受到自身存在的一些阻力作用和来自太阳/月球的引力,自转速度逐渐变慢,但是这些作用力很小,所以人类不会感觉到地球的自转有什么变化。

其次,地球的自转不是稳定的。

刚刚也说了,地球实际上会受到自身的阻力作用,这个阻力作用主要来源就是地球上的流体流动产生的阻力作用。要知道,地球上的大气还有水,还有地下深处的岩浆,实际上都不是跟地球绑定在一起的,而是跟地球之间存在一定的相对运动,比如说地球上的风、洋流等等现象(下图就是地球上风的运动)。这些流体与地球不断摩擦,形成阻力,并且让地球逐渐减速。

这种结构内部阻力的作用(更专业的说法应该叫阻尼)可以看下面这幅图,可以看到,因为结构内部有一个可以活动的机构,不会跟随物体完全同步运动,所以会产生阻力作用,让物体的运动逐渐慢下来。地球也是受到这样的作用,因此自转速度会越来越慢,虽然说地球转动速度变慢的程度不是我们肉眼可见,但是确实在发生。

除了这种阻力作用外,还有一种叫做“潮汐力”的作用会影响地球的自转速度,这是跟地球与太阳、地球与月亮之间的引力有关。

综合作用下,地球自转减慢的速度大概是一天的长度(也就是地球自转一圈用的时间)每一百年会增加1.7ms,这个速度显然只有经过长时间的积累,才会显现出来。科学家根据古生物的化石发现,大概在五亿年前,地球一天是有420天的,所以那个时候地球的自转速度要比现在快很多。

地球为什么会在最开始自转?

至于说地球最开始会有一个自转的速度,这个说法很多,有的人认为是跟太阳系的形成有关,也就是说星际物质原本具有一个旋转的速度,后来这些星际物质逐渐汇合形成太阳和各大行星之后,角动量还是不变的,这些角动量一方面变成了行星绕太阳的运动,一方面也变成了行星自身的自转。

另外还有一个说法,就是地球是经过一次很可怕的撞击——这次撞击不仅带来了地球的自转(就好像踢在球的一侧会让球有一个旋转的速度一样),甚至于地球地轴的偏斜还有月球的形成都跟这次撞击有关。

上面是两种比较靠谱的说法,还有一些说法,诸如跟太阳风的作用、地球内部物质的运动等等,这些说法相对不那么可信。


SilentTurbine

自从地球形成46亿年以来,它就没有停止过自转。之所以地球能够一直自转,从本质上讲是因为角动量守恒。最初地球还没有形成时,太空中有一团正在自转的星云。这团星云发生了引力坍缩,大部分物质都落入到中心,结果形成了太阳。太阳诞生后,产生的太阳风把其他星云吹散到周围空间。这些残余的星云继续绕着太阳运转,最终互相碰撞产生了地球。由于角动量守恒,地球保留了原先环绕太阳旋转的星云的角动量,所以地球不但会绕着太阳运转,而且自身还会自转。在太空中没有阻力作用,所以地球的公转和自转可以一直持续到今天,并且也能继续延续到遥远的未来。

虽然地球一直在自转,但它的自转速度正在不断变慢,这不是因为空间中的气体阻力,而是因为月球的潮汐力。月球引力对地球不断产生潮汐作用,这会给地球自转造成“刹车”作用,所以地球的自转速度会变慢。最初的地球只要6小时就能自转一圈,最后慢慢延长到现在的一天。这种减速过程还会不断持续,直到地球被潮汐锁定,最终地球自转一圈需要47天。

另一方面,地球的自转也不是固定指向太空中的某个方向,而是存在一个大约2.6万年的摆动周期,这就是岁差现象。正因为如此,地球上的北极星会不断变更,织女星、天棓五等恒星将会成为未来的北极星。

此外,月球的存在对稳定地球自转轴的倾斜角度起到了相当大的作用。如果没有月球,地轴倾斜角度将会不断发生变化,而不像现在这样稳定在23.4度。


火星一号

这是个有意思的问题,地球每天都在自转和公转,人类为了追求自己的目前也在不停的“转”,难得在在人类忙的“团团转”的时候还能想到这个问题。

地球自转的原因目前都是假说,并没有被证实

假说一:陀螺运动的自稳定性,地球在飞速的绕着太阳做公转,为了维持公转运动的稳定性,地球类似于陀螺通过自转来维持稳定性。

假说二:惯性说。太阳系形成于一个原始的大型星云,在星云受到引力向中间收缩的过程中,为了保持角动量守恒,旋转的速度就会越来越快,不仅在做公转运动,在公转的同时还有了自传角动量,由于惯性地球就这么一直自传下去了。但是这只是猜想,因为如果按照这样的猜想,越是靠近中心太阳,公转的速度也是越快的,这却是现实中相反的,并且按照这个理论,各个行星的旋转方向也应该是相同的,但是这同样与现实观测相反,因此这个理论显的不是那么靠谱。

假说三:季风说。风是空气的远距离移动,有人估算过季风移动的大气重达300多万亿吨,但是这个数据与地球的自重相比还是相差很大,个人认为季风移动使得地球自传十分不靠普,这个最多也就影响一下地球的自转吧。

五月21号

引力加惯性。如果你玩过这种“玩具”,很容易理解。用绳子栓一个圆球甩动,球就会做圆周运动,不会被甩出去,也不会掉进来。

从原理上解释就是,圆周运动会产生向外的离心力,而地球的引力就像绳子一样牵引着,两种力大小平衡方向相反,所以地球并没有逃离、也没有坠落。

那么地球是怎么具有速度的呢,这就要从地球形成说起。宇宙开端于大爆炸,物质获得极大能量,逐渐冷却后以物质的形式析出,同时依然具有速度,残留的能量和速度让地球形成的时候依然在运动,然而地球遇到改变它命运的一个星球:太阳,太阳强大的质量提供了强大的引力,将地球捕获到它的轨道,两种力的共同作用下,加上大爆炸残留的动能(速度),地球就稳定运行在它的轨道上面。

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九九途鸭科普

力不是“动”的原因,力是“变动”的原因。即力使运动的速度或方向发生变化,物体的运动不发生变化则说明无力的作用或者合力为零。

题目中说地球"稳定自转”。稳定,意即没有变化,说明地球在自转过程中基本不受外来力的作用。为什么加“基本”一词?从宇宙长河中看,地球的自转的角速度还是在减慢的,只不过这一变化过程十分缓慢,对于人类历史可忽略不计。

除了自转,地球还稳定地绕太阳公转。若不考虑行星之间的相互引力作用,可以把地球公转轨道近似为圆环。你会问,地球公转也很稳定也不变化,可地球明显受到太阳引力的作用啊。前面不是说力是运动变化的原因吗?

运动的变化包括速度和方向两个方面。太阳对地球的引力使地球公转的方向不断发生着改变,这就是地球运动的变化。运动有变化,就有力的作用。

公转时地球在太阳引力的作用运动方向沿圆的切线方向不断变化。之所以其还能保持线速度上的匀速运动,是因为太阳对地球的引力始终与其运动方向(圆的切线方向)垂直。力在其运动方向上的分量始终为零,即做功为零,则动能不变。

圆周运动是理解动量和动能关系的最好例子——在向心力F的持续作用下(时间t),物体的动能保持不变,而其动量稳定循环变化着。动量mv是矢量(与方向有关),其增量等于其所受到的冲量(Ft=mΔv); 动能1/2mv^2是标量(与方向无关),其增量等于其所受合力在其运动方向上所作的功,即FS=1/2m(v1^2-v0^2)。


hwd4

天体的运动并非惯性运动,本质上是一种甩转运动,即太阳公转时甩转了行星,行星公转时甩转了卫星,类似小孩玩耍时用手甩转绳子套住的物体,只不过小孩的手在中心做小圈圆周运动,而天体近似直线运动,但实验证明同样能甩转物体,在甩转过程中,太阳对同边行星做功,所做功为行星运动提供动力,行星公转时又为卫星运动提供动力,以此类推,环环相扣,这种甩转作用普遍存在于宇宙之中,当然,类似的道理,地球的公转带动了自转,有公转必有自转,公转为自转提供能量作动力,经过多年演变,目前地球的自转处于稳定状态,有微小的波动十分正常,自转速度主要决定于太阳公转速度、与太阳的距离及自身公转速度、质量和重心偏离几何中心这些因素,其它的因素影响不大。有关详细情况可参阅<甩转假说>。


青山绿水250400698

地球的自转动力源于太阳系形成之初星云碰撞凝聚形成的原始地球和角动力,然而宇宙真空中星球的角动力是守恒的,加之太阳牵引力使得地球又围绕太阳形成公转,尽管地球在海洋潮汐影响下慢慢在减速每天在逐渐变长,但那是非常遥远的,可能一亿年也长不了一个小时。


大龙16349713

我认为可能是地球自身引力和太阳对地球产生的力的相互作用结果,两个力的共同作用使地球自己转动起来,就像物体在不同磁场作用下转动,因为两种力一起存在,所以一直会转动,我们或许可以据此造成永动机!