地球为什么会自转？45亿年角动量之谜

张立武

地球自转的动力源自45亿年前太阳系形成初期的角动量守恒。原始星云在引力坍缩过程中，物质聚集形成地球，并继承了初始旋转动量。地球自转速度受月球引力、潮汐摩擦及地核动力学等因素影响，正以每世纪约1.7毫秒的速度缓慢减速。未来地球自转不会完全停止，但会逐渐与月球达到潮汐锁定状态，导致一天长度大幅延长。这一过程极其缓慢，对人类文明的时间尺度而言影响微乎其微。了解地球自转的起源与变化，有助于揭示行星演化规律及宇宙动力学机制。


        在科学尚不发达的古代，人们认为地球是宇宙的中心 ，日月星辰都在围绕地球运动，因此才有了白天黑夜之分。

        现在我们知道，地球并不是宇宙的中心，甚至连太阳系的中心也算不上，它只是一颗45亿岁的普通的岩石金属星系，一粒悬浮在阳光中的渺小尘埃，至于我们人类自己，也许连尘埃上的细菌都算不上。

       



        以往被认为是群星绕地球运动最佳证据的昼夜交替，也被科学家们证明了是由地球自转本身引起的，1851年法国物理学家傅科，更是通过设立在巴黎先贤祠的傅科摆，让普通人也感觉到了脚下的地球正在自转。

       



        21世纪的今天，科学界已经将地球自转的速度精确到了每秒465米，也就是说每时每刻我们脚下的地球都在以超音速自转，同时还在以每秒30千米的速度绕太阳公转，前者的自转周期是23小时56分，后者的公转周期是365天5时58分56秒。

        但地球诞生45亿年来，为啥能始终保持这么快的自转和公转速度呢？

       



        根据天文学家的说法，地球自转其实是一个惯性运动过程，而这一过程的第一推动来自于46亿年前太阳星云的坍塌，当时含有氢元素和重元素的星云在临近超新星爆发的影响下，发生了自转和坍塌现象。

       



        星云内部的氢元素在坍塌的过程中大量堆积到一起，高温高压环境开始在这团星云中出现，当温度和压力达到一定程度后，氢元素核聚变反应就被触发了，太阳星云的绝大部分在自转中聚拢成了恒星，也就是今天我们看见的太阳。

        由于原来的星云本身就在自转，所以在自转状态下的星云中诞生的太阳，继承了原星云的角动量，也开始了自转。

       



        而剩下的，没能成为太阳的一部分的氢元素和重元素，开始在恒星盘中凝聚成一颗颗岩石金属星子，这些星子同样继承了原星云的角动量，在不断的自转中彼此碰撞融合，最终形成了今天我们看到的太阳系八大行星和卫星们。

       



        45.5亿年前，当地球从无休止的碰撞融合中成型后，一颗火星大小的天体“提亚”，又从侧面撞上了新生的地球，撞击威力之大直接把地轴都撞倾了，碰撞产生的碎片则在引力作用下，重新聚拢成了地球唯一的天然卫星，也就是我们现在看到的月球。

       



        有趣的是，也多亏了这场惊天动地的碰撞，地球才有了一年四季的分别，因为只有以倾斜姿态继续自转的地球，不同纬度接收到的太阳光强度才会不一样，所以当太阳光直射某一地区的时候，这一地区就会是夏天，反正则是冬天和春秋两季。

        然而地球并不会永远自转

       



        因为虽然太空是真空环境，几乎没有阻力，地球本身也不需要对外做功来转移自转能量，但1.5亿公里外的太阳，其实一直在用引力拉扯着地球，天文学家相信，足够长的时间过后，地球就会以为太阳引力的影响，而被太阳潮汐锁定，就像月球被地球引力潮汐锁定一样。

        被太阳潮汐锁定后的地球，自转速度和公转速度将会保持一致，同时地球的一面将永远面向太阳，另一面则永远见不着太阳。

       



        除了太阳的潮汐锁定外，人类本身也在减缓地球自转的速度，因为每次火箭发射都采用反作用力推进，而地球本身就是最大的受力源，所以火箭飞出地球获得的动能，其实就是地球自转消耗的动能。

       



        随着火箭发射的日益频繁，此消彼长之下，地球自转的速度也会越来越慢，未来一天变成25个小时也不是什么不可能的事。

                       
                               
            作者：不详　来源：网络