星云的收缩使物质颗粒接近,接近的颗粒发生摩擦和碰撞,摩擦和碰撞产生静电,静电产生电磁场,电磁场对带电粒子产生洛伦滋力,洛伦滋力使物质颗粒在向质量中心下落时发生偏转,偏转使星云产生角动量,角动量使星云及以后的恒星系中所有天体都围绕中心旋转。
由于角动量方向的一致性,使其中的各个天体也都继承或保持了同样的角动量,使各个行星也在围绕太阳公转的同时也保持自转,这其中也包括了地球。
地球存在绕自转轴自西向东的自转,平均角速度为每小时转动15度。在地球赤道上,自转的线速度是每秒465米。
地球自转的周期性变化主要包括周年周期的变化,月周期、半月周期变化以及近周日和半周日周期的变化。
地球自转具有周日和半周日变化是在最近的十年中才被发现并得到证实的,振幅只有约0.1毫秒,主要是由月亮的周日、半周日潮汐作用引起的。
参考资料:百度百科-地球
月亮绕着地球转,地球绕着太阳转,这属于公转;而月亮、地球、太阳等星球,其自身都在绕着一个假想的轴旋转,这属于自转。
那么天体为什么会旋转呢?地球诞生至今已有45亿年的历史,就让我们通过地球的旋转来揭秘这背后的原理。
所谓的旋转就是物体绕一个点或者一个轴做圆周运动。最典型的旋转现象就是“陀螺的旋转”,陀螺就是绕着一个轴快速旋转。需要注意的是,现实世界中许多天体的公转轨道只是近似圆周,一般是椭圆,这与数学中对几何图形旋转的定义略有不同。
旋转有方向之分,在平面上通常分为逆时针旋转与顺时针旋转。这个很好理解,旋转方向跟钟表中时针走的方向一致,被称之为顺时针旋转,反之则称之为逆时针旋转。
我们从数学角度说明一下。如下图所示,平面被直角坐标系分为4个限象,一个图形绕着原点旋转,苦依次穿过4—3—2—1限象,这就是顺时针旋转;若依次穿过1—2—3—4限象,则是逆时针旋转。
太阳每天东升西落,那是因为地球绕着自转轴自西向东转,从北极点上空来看地球是在逆时针旋转,而从南极点来看地球则是在顺时针旋转。可见,旋转方向也是相对而言的,描述时需要有参考系作为依据。
1,天体的旋转分为自转和公转。
自转是天体绕着自己的轴心做圆周运动,自转轴一般会穿过质心。天文观测发现,宇宙中几乎所有天体都存在自转。在理论中存在不自转的天体,比如史瓦西黑洞,不过虽然该类黑洞不自转,但是黑洞周围的吸积盘却可能存在旋转。
天体的自转可以分为较差自转和刚体自转,差别在于不同纬度上角速度是否相同,如果相同则是刚体自转,反之亦然。比如恒星以及气态行星就属于较差自转,而像地球这样的岩石行星等天体则被认为是刚体自转。不过,刚体只是理想中的物体。
上图为太阳的较差自转,由于不同纬度的角速度不同,自转周期也不同。
而公转是一个天体绕着另一个天体运动,公转轨道一般为圆形或者椭圆。
在一些人的认知中,在引力的作用下,小质量的天体会围绕着大质量的天体公转,表面上看起来是这样的,严格来说并不完全正确。比如地球绕着太阳转,更确切的说,地球是绕着地球和太阳的公共质心旋转。由于太阳比地球质量大很多,它们的公共质心位于太阳内部;木星的质量比太阳系其它七大行星的总质量还要大,而太阳和木星的公共质心则位于太阳表面以外。
如图所示,木星和太阳绕着公共质心旋转。
2,太阳系天体的旋转现象
在太阳系中,太阳位于中心位置,太阳周围还有八大行星以及其它小天体(小行星、彗星),它们都在围绕太阳旋转。地球就是八大行星中的其中之一。
地球绕着地轴自转,同时又绕着太阳公转,地球自转一圈约24小时、公转一圈约365天(1年)。月球也与之类似,既绕地球公转、又在自转,自转和公转周期都是27.32天。太阳是银河系中的其中一颗恒星,太阳除了自转还绕着银河系中心公转,公转一圈大约需要2亿多年。
3,银河系本身也存在自转,那银河系又绕着什么公转呢?
银河系和仙女座星系约50多个星系共同构成了本星系群,本星系群的质心位于银河系和仙女座星系之间,它们除了绕着这个公共质心旋转,还在引力的作用下以螺旋方式相互靠近,几十亿年之后,银河系和仙女座星系会合并。
银河系连同本星系群一起围绕着室女座超星系团的中心旋转,而这个中心就位于室女座星系团。银河系位于室女座超星系团的边缘,据估计,银河系公转一圈大约需要耗时1000亿年。室女座超星系团由包括本星系群在内的100多个星系团或者星系群组成,跨度达1亿光年以上,包含4万多个类似于银河系这样的大小不一的星系。至于宇宙自身是否存在旋转现象,这个就不清楚了。
通过上面的介绍,相信大家已经对天体的旋转现象有了深入的认识,接下来我们该回到自己的家园了,来揭秘“地球为啥会旋转?”。
地球诞生至今已有45亿年,地球一直在旋转,从未停歇,那么是什么力量在迫使它不停的旋转呢?这要从公转和自转这两个方面来回答。
万物皆在运动。力不是维持物体运动的原因,但却可以改变物体的运动状态。在合外力为0的情况下,物体总是保持静止或匀速直线运动,物体这种保持原有静止或者运动状态的性质被称之为惯性,我们通常用质量来度量。天体的质量越大,运动状态越难被改变。万物诞生于大爆炸,万物运动的初始动力也来源于此。
太阳的引力是维持地球公转的原因。太阳引力提供的向心力和地球惯性提供的离心力保持平衡,这使得地球不至于落向太阳或远离太阳,而是在一个固定的椭圆轨道绕太阳旋转。
地球保持自转状态不需要外力来维持。太空是真空,没有摩擦力,地球在太空中运动主要受太阳和月球引力的影响。几十亿年以来,太阳和月球的引力产生的潮汐作用就使地球的自转速度越来越慢。在10亿年前,地球上一天可能不到20小时。而物体保持转动状态不变的性质,可以用转动惯量来衡量。一个物体的转动惯量越大,其保持转动状态的能力也就越强。
其实,不管是地球的公转还是自转,产生旋转的根本原因就是转动惯性和角动量守恒。
至于角动量是如何产生的,这要从太阳系的起源说起。太阳系起源于星云,星云由大量的粒子构成,粒子总是在不停的运动,粒子之间在引力的相互作用下产生了力矩,于是便会产生角动量。星云质量分布不均匀,总角动量便不可能为0,于是整个星云体系便会发生旋转。星云在引力的作用下收缩形成恒星,新生恒星也会继承原星云的角动量,并且在收缩的过程中,随着半径的减小,由于角动量守恒,旋转速度便会加快。比如花样滑冰运动中,运动员就能通过调整自身姿态来控制旋转速度。
除了太阳是星云的产物,地球也是星云的产物。太阳诞生之后,余下的物质构成了太阳周围的行星,太阳系八大行星及其它小天体就是这样形成的。太阳系八大行星的轨道差不多都处于同一个平面,就是因为它们诞生之时都与太阳的自转处于同一个旋转盘。地球也是继承了来自星云以及太阳的角动量,于是也跟着旋转,除了天王星和金星以外,它们的自转方向与公转方向都完全一致,除非有力矩迫使它改变这种状态。刚刚说的天王星和金星就是因为有外部力量的干涉,才使它们的角动量发生了显著的变化。只要太阳存在,地球将永远旋转下去。
总结起来,地球之所以旋转,初始动力源于宇宙大爆炸,而引力的作用产生了角动量,于是便旋转了起来。
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众所周知,地球在一个椭圆形轨道上围绕太阳公转,同时又绕地轴自转。因为这种不停的公转和自转,地球上才有了季节变化和昼夜交替。然而,是什么力量驱使地球这样永不停息地运动昵?地球运动的过去、现在、将来又是怎样的呢?
牛顿认为,地球的运动是一种标准的匀速运动,因为如果不是这样.一天的长短就会改变。与牛顿同时代的天文学家也这样认为,整个宇宙的天体运动,就好比是上好发条的机械,准确无误,完美无缺。但是现代科学家告诉我们,地球的运动是变化的,并且是一直变化的,同时这种变化是极不稳定的。
根据地质学方面对于“古生物钟”的研究发现,无论是地球的自转运动还是地球的公转运动,其运动速度都在变慢。已经有资料证实,在4.4 亿年前的晚奥陶纪时期,地球的公转周期是412天;在4.2亿年前的中志留纪,地球公转时期只有400天;而在中泥盆纪也就是3,7亿年前,地球公转一周则只需要398天,到了现在,地球公转的周期是365天。
天体物理学的理论计算也得出地球自转速度正在变慢的结论,科学家们将引起地球运动变慢的原因归结为月球和太阳对地球的潮汐作用。20世纪,人们发明了石英钟以后,人们便能使用这个高精度的计时仪器准确地测量与记录时间。通过对日地相对远东的观测研究发现,一年内地球自转存在着时快时慢的周期性变化:春季自转变慢,秋季加快。科学家经过长期观测发现,引起这种周期惟变化的原因与地球上的大气和冰的季节性变化有密切关系。此外,科学家还发现,地壳内部的物质运动例如,岩浆喷发、重元素下沉、较轻元素上升、地震等及地球表面的洋流运动也会影响地球自转的速度。至于地球公转速度的变化则是与地球的运动轨道及月球运动有关。
对于这一现象的解释还有一种新型的理论——宇宙扩展轮。天文学家发现不仅是地球的公转、自转的速度在变慢,可以说,在银河系中其他恒星系统中的类地行星的运动速度也在变慢,可以说,整个宇宙中的星系运动都在趋于向慢的运动状态发展。这种普遍的天体运动现象,证实了宇宙扩张论的可能性。假如用宇宙扩张轮来解释地球运动的变化。则是由于整个宇宙的空间在不断变大,那么太阳系各个星体之间的距离也会逐渐变大。众所周知,地球围绕太阳的公转是一个圆周运动,这个圆周运动的半径不断变大,自然会引起运转速度的变慢,而改变地球运动的神秘力量就是著名的万有引力。