是什么力量使地球自转?

是什么力量使地球自转?

世间不存在永动机,但如果有人举出一个地球的自转来例子来,估计很多朋友会哑口无言,尽管能量守恒大家都学过,但地球自转却是永恒不变!所以这地球真的会是永动机吗?

地球自转的动力来自哪里?

其实不仅是地球,宇宙中所有的天体都在转,只是有的转的不太规则,比如小型天体的运动方式就无法用转来衡量,但能称得上矮行星级别的天体,包括恒星以及它发展后的白矮星、中子星和黑洞,都是自转的,因为它们都有一个类似的经历!

行星与恒星系的形成

恒星形成的理论最早可以追溯到18世纪,拉普拉斯和康德先后提出了星云假说,尽管这个理论最贴近当前的恒星形成理论,但这个理论成熟还是要等到二十世纪中后期!

行星和行星系都来自于星云的坍缩,这个星云可以是原初星云,也可以是上一代超新星爆发的后的星云!星云的初期坍缩因素来自于临近超新星的爆发冲击,或者金斯不稳定性,当星云的热压力不足以抵抗引力时,便会在引力作用下坍缩!

猎户座马头星云

1947年巴特·博克提出这团开始收缩的星云会坍缩成一团很像昆虫茧的形状,会尽力重力坍缩后形成新的恒星,因此以他的名字命名了这个像茧一样的坍缩体,在博克球状体中,可能会诞生双星或者联星!1990年,在近红外线的观测中证实了恒星在博克球状体内诞生!

右上角的毛毛虫就是博克球状体

为什么坍缩的尘埃云会开始旋转?

物体在引力场中的运动都遵循测地线运动,因为这是引力场中运动的最短距离,理想的运动是直接指向质心,但这理论上却很难实现,因为原始星云本身就有一定的运动模式,它必定包含了部分角动量,因此它会干扰坍缩中的尘埃云!所以最终这条测地线运动就会变成一条螺旋形下坠的线路,如果以整个星云运动模式来看,就是旋转起来了!

捕获物体的运动方式

而且根据角动量守恒,它的旋转速度会随着坍缩转的越来越快!所以从中间诞生的恒星有着天然的自转运动,而像地球这样的行星则会在恒星的尘埃盘中诞生,它的诞生原因和恒星并没有本质的差别,但模式可能会有一些差异。

早期是微行星互相碰撞成长,而更多的微行星聚集则会有可能开始诞生行星,但盘面上的湍流可能会影响行星的行程过程,但最终寡头行星的形成会清理轨道上的其他天体,因为当质量够大时,它会在漫长的绕行过程中以引力捕获的方式将轨道上的小型天体一一合并,最终在恒星的星云积盘中留下一个清晰的同心圆!

各种行程中的原始星云积盘

而行星的成长的角动量也来自于此,因为这些微行星合并时候角动量无法消除为零,这和恒星的诞生时的角动量来源是一致的。简单地说,就是行星也是自转的。所以这里不需要上帝的存在!

成功的恒星(左侧),失败的恒星(右侧)

宇宙是怎么诞生的?

这里会牵涉到一个问题,就是原始星云的诞生,根据天文界比较支持的理论是诞生于宇宙大爆炸,如果不相信这个理论的话其实也没问题,但至少现在观测到的大量证据都指向宇宙在很久以前发生过一次大爆炸,比如宇宙膨胀,以及微波背景辐射和原初元素的丰度!

20世纪80年代初,天文学家观测到距离100亿光年外存在的原始星系云,基本处于电离氢状态,其体积与银河系接近,有可能是初始宇宙大爆炸后遗留下来的原始星云物质。

大爆炸时这一切运动的起始,大爆炸之前的运动,可能谁都不知道,但之后所以宇宙的运动是大爆炸给予的能量!

地球会永远自转下去吗?

我们搞清楚了地球是怎么转起来的,那么问题来了,它会一直转下去吗?理论上来说确实是这样,但现实中的地球却不会一直转下去,因为很多因素在消耗它的角动量!

地球流动的内核影响它的自转

这一点其实挺好理解的,就像一个生鸡蛋想要稳定旋转很难,因为会有很多角动量消耗在内外层的摩擦上!地球就是一个生鸡蛋,从内核到外壳,中间有非常厚的熔融层。

月球的潮汐引力消耗地球自转角动量

月球和地球之间有相互的引力,月球的引力也是地球上潮涨潮落的重要原因,因此这些被月球引力带起的海水就会粘滞地球的自转,而且月球的引力也会导致地球内核熔融态的岩浆分布差异,会导致更严重的地球差异旋转,地壳每天比地幔平均少转约138毫角秒,合成弧长达4.26米,每年地壳比地幔少转1553米弧长,在25786年的时间里地壳比地幔少转一圈(360°)

因此地球自转在逐渐减速,这些角动量除了消耗在各种摩擦上,还有一部分转移到了月球上,所以月球轨道每年都在提升,大约是3.8厘米/年!地球的角动量被月球偷走了!

所以地球并不会永远自转下去,它更不可能是一个永动机!

答:地球自转的动能,来自于地球形成前太阳系原始星云的引力势能。


我们地球有45.5亿年的历史,目前每23小时56分4秒自转一圈,在赤道处的自转线速度高达460米每秒;根据转动动能公式进行估算,地球自转的动能高达2*10^29焦耳,相当于2500万亿颗广岛原子弹释放的能量。

如此高的能量,那么地球的自转动能来自于哪里呢?


在46亿年之前,一颗大质量恒星经过超新星爆发后,形成一个跨度数光年的星云;星云在自身引力的作用下,结构是非常不稳定的,然后一部分星云朝着质量中心进行塌缩,这个塌缩的星云既是太阳系原始星云。

塌缩后最终形成了我们的太阳系,在质量集中的地方形成了太阳,周围的残余物质形成了各大行星,也包括我们地球。


太阳系原始星云的密度非常低,大约每立方厘米只有几千个气体分子,但是数光年范围的星云质量就不能忽略了,引力势能也是非常大的。

在星云塌缩过程中,星云的引力势能逐渐转化为气体分子的动能,在气体分子相互碰撞过程中,部分动能转化为内能(热能);于是在地球形成时,地球原始物质的动能,使得地球有一个角动量。


据估计,地球在刚形成时,大约每6小时自转一圈;生物化石中的证据显示,在5亿年前的寒武纪,地球自转周期大约为21小时;目前地球的自转周期,是23小时56分4秒。

可以看到,地球的自转速度在减慢,大约每过2.5亿年,自转周期会延长1小时;这是因为月球的潮汐作用,使得海水和地球固态表面产生内摩擦,然后消耗掉地球的自转动能,使地球自转速度减慢。

但同时,地月系统的角动量守恒,也会导致月球逐渐远离地球,大约每年远离地球3.8厘米,虽然短时间内看不出变化,但是数亿年后,月球的远离对地球的影响就会显现出来。


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想知道地球自转的动力来自哪里,就得知道地球是怎么来的。

宇宙中的天体,包括地球,都是由原始星云聚集而来的。宇宙创生之后创造了大量的原始星云,这些星云弥漫在宇宙的各个角落,原始星云在自身重力的作用下慢慢聚集在一起。原始星云都是有自旋的,也就是说有原始的角动量,而弥漫分布的原始星云聚集在一起的时候,不可能做到角动量互相抵消,这也就造成了聚集成一团的原始星云会有一个初始角动量,而随着聚集得越来越紧,根据角动量守恒原理,星体自旋的角速度会越来越快,最终就形成了这样一种自转的现象。

不仅是地球,宇宙中所有的星体,都自转,地球可以自转,可以围绕太阳公转,而太阳也有自转和公转。在宇宙中是没有绝对静止的物体的,受到了各种外力的天体为了保持自身运动的平衡性必须依靠自转来维持,甚至是小质量的粒子由于运动速度过快,也必须依靠自转来维持自身运动的平衡。

“地球自转”描述的是地球在自我旋转这一现象,那么说到了自转,那肯定是在自身的内力作用下产生的现象,并不是依靠外力的作用,是在于地球的内部而不是外部。当然,地球并不会无缘无故旋转,为了解答这一现象,人们构造出了星云学说,不仅可以用来解释地球的自转,也可以解释天体的形成,而这种说法,目前看来是最有说服力的,至少比起上帝的手给的第一推动力要让人信服得多。

地球自转除了自身的内部原因外,其实也有外部因素带来的影响,宇宙是真空的,这就意味着如果一个物体一开始就自旋的话,那么永远也不会停下来,它的自转角速度也不会改变,但是事实上地球的自转是会受到外力的影响的。地球自转和公转的方向都是自西向东,太阳系的绝大多数天体都是这么运转的,这一定不是巧合。

70年代,科学家通过太空探测发现了太阳竟然可以“刮风”,也就是太阳表面的等离子体微粒流向四面八方吹去,在太阳风的作用力之下,地球自转的角速度是可以被加速的,当然这个效应可能需要很多年才能够有所体现。与此同时。地球还会受到月球潮汐引力的作用,而这个作用却会消耗地球自转的能量,让地球越转越慢。所以说,地球的自转是在自身内部和外力的双重影响下形成的一种效应。

谢邀!记得以前好像回答过类似的问题。其实地球的自转动力,来自于地球形成时,组成地球物质的整体的动量矩。

地球作为一颗行星,其物质来自于上一代超级恒星的演化过程,这上一代恒星当然是指太阳和太阳系的前身。这上一代恒星在主序星阶段,其热核反应的过程逐渐由氢和氦产生众多的重元素,如硼、硅、碳、氧等。这些重元素也参与到热核反应中,当热核反应到达铁元素时,产生的热能不足于维持热核反应需要的温度,即将消亡的恒星在引力作用下中心部分向内塌缩,形成中子星或黑洞。外围部分的物质被喷发到宇宙空间,这就是所谓的超新星爆发。

这些喷发到宇宙中的宇宙物质,有地球上的各种元素,也有诸如水、甲烷、二氧化碳等固体物质。这些物质具有质量m和速度v,物理量mv我们称为动量,动量矩你可以理解成动量mv乘一段距离。组成地球的所有物质,对空间的某个轴线,便有了一个总动量矩:M(mv),它的表现形式就是物体绕某一个轴的旋转。

物体的动量矩有个定理叫动量矩守恒,意思是当外力矩(注意不是外力)为零时,物体的总动量矩保持不变。所以地球从开始到形成,动量矩始终不变,也就是说地球始终处于转动状态,只是随着转动惯量的变化,转速有所不同。

由于宇宙空间是没有阻力的(除了有其他星球碰撞),地球会一直转动下去。这就是地球自转动力的来源,和太阳、月球的引力无关。太阳的引力只是使地球产生向心加速度,使地球形成公转。而且引力是一个力而不是力矩。

至于太阳、月球和地球之间的潮汐力,是另一个问题,我们不在这里讨论。

相信各位在高中就学过牛顿定律,那应该就知道:地球自转不需要动力,使得地球自转才需要动力。

因为位置物质绕轴旋转,是不需要任何动力的。

地球之所以旋转,来源于太阳系形成初期时,随机涨落产生的角动量。而角动量本身就是守恒的,所以在汇聚成天体的时候,由于半径急剧减小,所以转动速度就会大幅提升。

这就是地球旋转的来源。

早期气体的运动可以看作是随机的,而大量气体在一起,它们的总的随机涨落会增加,而相对的随机涨落会减弱。这个涨落的程度,与气体数量的根号成正比:

由于初期气体的数量极为巨大,所以总的角动量其实也会非常大。这样,在引力的作用下,气体汇聚,而平均半径则会急剧降低,从而使得旋转速度加快。这个过程大家在看花样滑冰的时候经常看到:

张开双臂的时候旋转的慢,把手臂收回之后,旋转速度加快。其实就是动量守恒造成的。

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从大爆炸最初动力始然。

宇宙大爆炸,是螺旋着爆炸开来的。当初的空间充满着不可见物质(还没有形成物质分子之前的物质),经一个扭结奇点绷不住爆炸开来,炸出了星云,炸出了最初恒星。

宇宙经过一系例连索爆炸,由一点到多点,这就等于朝所有恒星都踢上一脚,给了一个原始自转的动力。

现在的量子纠缠理论,已经生动的说明了这一点。

宇宙当中的所有恒星,行星都在自转,而且自转的方向也不一样。

我们的太阳系,诞生在银河系还沿。太阳最初是一个热点,周围星云向其靠扰,使它的体积越来越大,最后形成了今天的太阳。

太阳周围的剩余物,在太阳自转的带动下,相互碰撞,反向扭结,又形成了今天的八大行星。

在八大行星之外,物质由于受太阳引力较小,形不成较大行星,就只有以不规则形状,环绕太阳形成克伊慱带了。

地球诞生于太阳之后,地球的自转动力来源于太阳自转带来的引力干扰,就这么简单。谢谢。

这个问题问的很好。一直以来,我们都早已习惯了我们周身的一切事物,对于地球和月亮很是熟悉,但是很多时候,我们熟悉的也只是地球和月亮的表象,就像题主说的,地球自转的动力是什么?地球为何会自转?而月球又为何不自转,总是以一面对着地球呢?看似很熟悉的天文景象,内在的物理规律却很少有人知道。

首先我们不用专业的物理学知识去解释这个问题。我们不妨把视角放到太阳系,银河系乃至整个宇宙来考量一番,无论是小到原子电子,宇宙尘埃,还是大到行星恒星或者黑洞,都始终是不断运转的。其实这就告诉我们一个道理,万事万物都是以某种形式进行运动着的。宇宙中,静止是相对的,运动才是绝对的。不存在绝对静止的物体。既然运动是绝对的,那么地球是公转和自转也就好理解了,至少我们不会感到突兀。至于为地球为什么公转,那是因为地球受到太阳的引力作用。用爱因斯坦的广义相对论来描述的话,是因为大质量的太阳弯曲了周围的时空,导致地球和其它八大行星乃至月球不得不围着太阳转。然而公转好解释,而自转似乎并不是太阳作用引起的,但也并非一点关系没有。

在物理学上,天体形成的基本过程就是在引力作用下的收缩。上面也说过了,在地球形成之前,宇宙一直都是运动着的,构成地球的物质也在不断的运行之中,所以这些物质也会围绕着一个收缩中心不断的聚合,而聚合的同时,这些物质运动的总角动量不可能为零,那么根据角动量守恒定律,最后形成天体之后这些总角动量也不会消失。因此,地球就必须得自转,不仅地球如此,连中子星和黑洞都难逃自转的命运。

其实在太阳系内,九大行星都是有自转的,这没什么奇怪的。只要你认识到,万事万物都是运动的,而非静止的。你就自然能明白一切。

地球自转速度的快和慢是相对的,没有参照物的话,我们无法评判说地球是自转得快还是慢,如果相对于月球、金星和水星来说的话,那么地球的自转速度是相当快的,因为月球自转一周需要一个月,金星自转一周需要243天,比它公转一圈时间(224.7天)还长,水星自转一周需要58.6天,它公转一周才87.9天。

而如果相对于木星和土星来说的话,地球的自转速度又太慢了,这两颗星球都比地球大得多,木星的体积是地球的1300倍,然而它自转一周只需要9小时50分,土星自转一周也只需要10小时14分,它的体积则是地球的745倍,可以说都比地球自转快的多,就连天王星自转一周也只需要17小时14分,而它的体积却是地球的65倍,所以和它们比起来,地球的自转又太慢了。

这是因为行星或者卫星的自转有这样一个趋势,就是两个天体之间的质量差别越大,两者距离越近,那么小型天体就越容易被大型天体的引力潮汐锁定,使之失去自行自转,只能以一面向着大型天体,在公转一圈的同时自转一圈,比如月球围绕地球公转就是这样。

水星和金星都距离太阳比较近,而且它们又都没有卫星,所以它们的自转趋势是倾向于和公转同步的,这正是它们这段比较慢的一个主要原因。

地球的自转比较特殊,按现有条件来看,它不应该自转这么快,月球的存在也会降低地球自转的速度,所以天文学家们认为,地球的自转很可能是早先遭遇大型天体撞击造成的,而且撞击在造成自转加速的同时还造成了地轴的偏转。

不过地球的自转速度一直在变慢,地球形成之初的自转速度曾经是八小时自转一圈,也就是说那时候的地球一天只有八个小时,后来时间渐渐加长,特别是月亮的存在,一直在拉低着地球的自转速度,导致如今地球自转一圈的速度为23小时59分03秒,而且这个时间以后还会被延长。

要想了解地球自转的动力,需要先接受宇宙大爆炸理论。大爆炸发生后,在能量形成物质的过程中,浩瀚宇宙空间里出现了各种“不完美”,也可以称为“不对称”“不均匀”,这种不均匀包括温度,密度等等!

而正是因为这种“不完美”,造成了物质间引力的不平衡,气体云分子开始聚集,引力越来越大,开始吸引更多的物质,如此循环下去!

在聚集的过程中,由于温度密度的不同开始发生旋转(类似地球上台风龙卷风形成的原理)。同时,还有一个重要的“角动量守恒定律”发生着重要作用!

这个定律表明,旋转的物体在不受合在力矩时,系统的角动量保持不变。举个例子,花样滑冰中经常利用这一原理,旋转的选手张开双臂旋转,这时候他会把双臂收起来,旋转速度自然就会越来越快!

而地球的自转就来自于太阳形成初期的一部分角动量,因为角动量守恒,太阳把一部分角动量分给了地球,造成的地球的自转!这种角动量是非常大的,同时由于地球所处的空间基本等同于真空,所以地球一转就是几十亿年,并且还在一直持续自转下去!

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