地球的自转速度为什么会越来越慢?地球自转为什么会变慢科学家经过测算,地球100年里1天慢千分之一秒至千分之二秒,也就是平均每年慢...
地球的自转速度为什么会越来越慢?
科学家经过测算,地球100年里1天慢千分之一秒至千分之二秒,也就是平均每年慢0.5秒,也就是平均每天慢0.0015秒。因此,地球每天并不是24小时,我们说的每天24小时是近似值。
地球自1972年到2021年共增加了25个闰秒,也就是地球40年里自转慢了25秒,也就是平均每年慢0.6秒。有些专家按照地球每年慢0.5秒计算,认为地球还有6300万年就会停止自转。
地球真的会停止自转吗?地球膨裂说认为,地球不会停止自转。地球膨裂说认为,地球会不会停止自转,关键看地球自转为什么变慢。地球自转为什么变慢呢?
地球膨裂说认为,太阳在46亿年前因内部的核聚变发生爆炸,飞出许多熔融的火球,形成太阳系,地球就是其中之一。由于地球的气温不断下降,体积逐渐缩小,40亿年前地球岩石圈形成,这时的地球半径是现地球的二分之一,这时地球一年为1460天。地球岩石圈形成后,由于地球内部的放射性物质不断衰变放出的热量散发不出来,造成岩石圈膨裂,地球的体积不断增大。因为地球角动量守恒,根据角动量公式L= mrv,我们可以看出,地球的半经增加,地球的自转速度必然变慢。这就像花样滑冰运动员伸开双臂时在冰上的旋转速度就减慢,当他们抱紧双臂时,在冰上的旋转速度就加快,角动量不变一样。地球膨裂,体积不断增大,使地球自转速度变慢的证据:
1、40亿年前,地球逐渐冷却后岩石圈形成,这时的地球的半经是现地球半经的一半。因为地球是一个旋转体,虽然发生了膨胀但仍遵守角动量守恒定律和质量守恒定律。地球的膨胀和太阳系的形成很相象,只不过膨胀后地球仍是钢体,而太阳系则不是钢体而已。
我们假设地球是太阳爆炸产生的、膨胀后的地球半经是膨胀前地球半经的2倍
设膨胀前地球的质量为m、半经为r、速度为v 则角动量L= rmv 周期为t
设膨胀后地球的质量为m1、半经为r1、速度为v1 则角动量L1=r1m1v1 周期t1
根据角动量守恒定律:rmv=r1m1v1 (1)
虽然地球膨胀后体积增大了,但质量没变,所以m=m1
所以(1)式得rv=r1v1 (2)
所以r/r1= v1/ v
已知r/r1=1/2 (另有论述《古地球的半径是现地球半径的1/2》
所以v1/ v =1/2
因为v1 =2兀r1 /t1 v = 2兀r /t
所以 2兀r1 /t1 / 2兀r /t = 1/2
所以r1/ t1/ r /t =1/2 r1/r/t/t1 = 1/2 (3)
因为r/r1=1/2 r1/r =2/1代入(3)式得t/t1 = 1/4
因为t1=24小时,所以t =6小时
因为膨胀后地球(现地球)的周期为24小时一天,1年365天,
所以膨胀前地球的周期为6小时一天,1年1460天。
2、2003年我国科学家通过在云南发现的蓝藻化石的研究得知,地球在13亿年前1年大约500天。
3、美国生物学家韦尔斯从生理坚硬的珊瑚虫甲壳化石的生长年轮和生长线得知,4亿年前泥盆纪时代的珊瑚虫化石上“年轮”中有400条”日轮“,说明当时1年有400天左右。
理论计算和地球自转逐渐变慢事实的总趋势是一致的,这说明地球自转越来越慢是地球膨裂,体积变大造成的。
作者:赖柏林
到了亿年前的晚石炭纪,每年约为385天;6500万年前的白垩纪,每年约为376天;而现在一年只有365.25天。据天体物理学的计算,证明了地球自转速度正在变慢。科学家将此现象解释为是由于月球和太阳对地球的潮汐作用引起的。
石英钟的发明,使人们能更准确地测量和记录时间。通过石英钟记时观测日地的相对运动,发现在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认为,引起这种周期性变化的原因是与地球上的大气和冰的季节性变化有关。此外,地球内部物质的运动,如重元素下沉,向地心集中,轻元素上浮、岩浆喷发等,都会影响地球的自转速度。
除了地球的自转外,地球的公转也不是匀速运动。这是因为地球公转的轨道是一椭圆,最远点与最近点相差约500万千米。当地球从远日点向近日点运动时,离太阳越近,受太阳引力的作用越强,速度越快。由近日点到远日点时则相反,运行速度减慢。
还有,地球自动轴与公转轨道并不垂直;地轴也并不稳定,而是像一个陀螺在地球轨道面上作圆锥形的旋转。地轴的两端并非始终如一地指向天空中的某一个方向,如北极点,而是围绕着这个点不规则地画着圆圈。地轴指向的这种不规则,是地球的运动所造成的。
科学家还发现,地球运动时,地轴向天空划的圆圈并不规整。就是说地轴在天空上的轨迹根本就不是在圆周上的移动,而是在圆周以外作周期性的摆动,摆幅为9〃。
由此可以看出,地球的公转和自转是许多复杂运动的组合,而不是简单的线速或角速运动。地球就像一个年老体弱的病人,一边时快时慢、摇摇摆摆地绕日运动着,一边又颤颤巍巍地自己旋转着。
地球还随太阳系一道围绕银河系运动,并随着银河系在宇宙中飞驰。地球在宇宙中运动不息,这种奔波可能自它形成时起便开始了。
到了亿年前的晚石炭纪,每年约为385天;6500万年前的白垩纪,每年约为376天;而现在一年只有365.25天。据天体物理学的计算,证明了地球自转速度正在变慢。科学家将此现象解释为是由于月球和太阳对地球的潮汐作用引起的。
石英钟的发明,使人们能更准确地测量和记录时间。通过石英钟记时观测日地的相对运动,发现在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认为,引起这种周期性变化的原因是与地球上的大气和冰的季节性变化有关。此外,地球内部物质的运动,如重元素下沉,向地心集中,轻元素上浮、岩浆喷发等,都会影响地球的自转速度。
除了地球的自转外,地球的公转也不是匀速运动。这是因为地球公转的轨道是一椭圆,最远点与最近点相差约500万千米。当地球从远日点向近日点运动时,离太阳越近,受太阳引力的作用越强,速度越快。由近日点到远日点时则相反,运行速度减慢。
还有,地球自动轴与公转轨道并不垂直;地轴也并不稳定,而是像一个陀螺在地球轨道面上作圆锥形的旋转。地轴的两端并非始终如一地指向天空中的某一个方向,如北极点,而是围绕着这个点不规则地画着圆圈。地轴指向的这种不规则,是地球的运动所造成的。
科学家还发现,地球运动时,地轴向天空划的圆圈并不规整。就是说地轴在天空上的轨迹根本就不是在圆周上的移动,而是在圆周以外作周期性的摆动,摆幅为9〃。
由此可以看出,地球的公转和自转是许多复杂运动的组合,而不是简单的线速或角速运动。地球就像一个年老体弱的病人,一边时快时慢、摇摇摆摆地绕日运动着,一边又颤颤巍巍地自己旋转着。
地球还随太阳系一道围绕银河系运动,并随着银河系在宇宙中飞驰。地球在宇宙中运动不息,这种奔波可能自它形成时起便开始了。
长期减慢。这种变化使日的长度在一个世纪内大约增长1~2毫秒,使以地球自转周期为基准所计量的时间,2000年来累计慢了2个多小时。引起地球自转长期减慢的原因主要是潮汐摩擦。
为什么地球会不停的转动?
几百年前,人们就提出了很多证明地球自转的方法,著名的“傅科摆”使我们真正看到了地球的自转,但是,地球为什么会绕轴自转?为什么会绕太阳公转呢?这是一个多年来一直令科学家十分感兴趣的问题,粗略看来,旋转是宇宙间诸天体一种基本的运动形式,但要真正回答这个问题,还必须首先搞清楚地球和太阳系是怎么形成的。地球自转和公转的产生与太阳系的形成密切相关。
现代天文学理论认为,太阳系是由所谓的原始星云形成的,原始星云是一大片十分稀薄的气体云,50亿年前受某种扰动影响,在引力的作用下向中心收缩。经过漫长时期的演化,中心部分物质的密度越来越大,温度也越来越高,终于达到可以引发热核反应的程度,而演变成了太阳。在太阳周围的残余气体则逐渐形成一个旋转的盘状气体层,经过收缩、碰撞、捕获、积聚等过程,在气体层中逐步聚集成固体颗粒、微行星、原始行星,最后形成一个个独立的大行星和小行星等太阳系天体。
我们知道,要测量一个直线运动的物体运动快慢,可以用速度来表示,那么物体的旋转状况又用什么来衡量呢?一种办法就是用“角动量”。对于一个绕定点转动的物体而言,它的角动量等于质量乘以速度,再乘以该物体与定点的距离。物理学上有一条很重要的角动量守恒定律,它是说,一个转动物体。如果不受外力矩作用,它的角动量就不会因物体形状的变化而变化。例如一个芭蕾舞演员,当他在旋转过程中突然把手臂收起来的时候(质心与定点的距离变小),他的旋转速度就会加快,因为只有这样才能保证角动量不变。这一定律在地球自转速度的产生中起着重要作用。
形成太阳系的原始星云原来就带有角动量,在形成太阳和行星系统之后,它的角动量不会损失,但必然发生重新分布,各个星体在漫长的积聚物质的过程中分别从原始星云中得到了一定的角动量。由于角动量守恒,各行星在收缩过程中转速也将越来越快。地球也不例外,它所获得的角动量主要分配在地球绕太阳的公转,地月系统的相互绕转和地球的自转中,这就是地球自转的由来,但要真正分析地球和其他各大行星的公转运动和自转运动还需要科学家们做大量的研究工作。
这就是说,在地球的形成过程中,运动——尤其指旋转,自始至终伴随着地球的形成过程而不是地球形成之后再在某种原因下开始自转或公转的。
如果你想了解更多相关知识,个人建议你可以去看一下天文论坛,牧夫天文论坛、天之文天文论坛都是比较OK的网站。
地球五年内为什么自转越来越慢?
地球沿着自转轴自西向东的转动,从地球的北极点鸟瞰,地球是逆时针旋转自转的;从南极点上空看是顺时针旋转,地球的自转形成地球昼夜交替,使各地有了时间上差别。地球的一天是24小时,这个常识连小孩子也知道。
但是,如果告诉你,5.43亿年前,地球每天的时间是0.37小时,你会有什么样的想法?5.43亿年以来,地球每天的时间缓慢的增加,平均每年增加0.00015秒,经过5.43亿年的缓慢累积,现在,地球的一天的时间已经增加变化成了23小时56分。
什么原因使地球每天的时间变得越来越长呢?自20世纪以来,随着人类天文观测技术的不断进步,地球自转中的各种变化相继被天文学家发现,经过长时间的观察和计算,天文科学家观察到地球自转速度存在长期减慢的趋势,地球日的长度在一个世纪内大约增长1~2毫秒,近2000万年来已经累计增加2个多小时。
有天文科学家称,引起地球自转长期减慢的原因之一是潮汐摩擦。另外,地球自转减慢的另一个主因与人类自身的活动有着极大的关系,自从人类的太空宇宙技术的越来越强大,利用地球自转的引力向宇宙太空中发射的各种人造飞行器。
人造地球卫星也越来越多,而根据物理能量守恒定律的原理,这些发射升空的人造卫星对地球自转产生的影响应该也是目前造成地球自转变慢的主要原因之一。根据世界各国天文科学家的观测数据分析表明。
地球自转速度还受到了季节性风的影响而变化,春天慢,秋天快,振幅约为25毫秒左右。日本东京工业大学的一个研究小组在美国《科学》杂志上发表论文称,地幔最深层处矿物的导电性能远高于下层地幔的其他部分,这可能是使地球自转速度发生周期性变化的重要原因。
在研究中,科研人员在实验室中模拟了后钙钛矿在地球内部所处的环境,并在这种状态下测定了后钙钛矿的导电率,他们发现后钙钛矿层的导电性能是下层地幔其他部分的10倍至1000倍。研究人员认为,流经后钙钛矿层的电流较强,这加强了固态地幔与液态外层地核之间的电磁耦合作用,结果导致地球自转发生周期性的微小变化
地球已经存在这么多年,它的自转速度发生了什么变化?
俄罗斯下新城国家大学应用数学和控制论科研所研究人员发现,由于地球内部的固体核旋转速度快于地幔,从而影响了地球自转的速度。有关专家指出,该科研成果解释了地球自转角速度发生变化的原因,解决了多年来困扰学术界的一个难题。
20世纪70年代科学家发现,地球自转的速度随时间发生着变化。研究人员通过对近300年观测数据分析发现,地球自转速度降低了,其结果是每100年一昼夜的时间延长了千分之一点七秒。当在一定时间里(几十年)自转速度降低或增加的情况下,地球自转的角速度发生着周期性变化。研究人员还发现,涨潮摩擦、大量空气和液体的移动、地核中物质的运动,都影响地球的自转,但上述任何一个现象均不是地球自转角速度发生周期性变化的原因。
为了解释上述现象,俄研究人员提出了简单的力学模型,并在这一模型中使用了地核相对于地幔旋转的理论。在这种情况下,地核与地幔之间产生了万有引力的作用,地核被认为是一个物体,地幔则被看成是另外一个物体,万有引力力矩取决于物体之间的旋转角度,同时改变着力矩的方向。对在上述模型基础上组成的旋转运动方程进行求解表明,地球自转角速度变化的周期为60年到70年,在这段时间内,一昼夜的时间改变了千分之三秒,这一结果与实践记录的结果基本吻合。
此外,地核与地壳之间的万有引力大小,比解释地球自转的必要力矩大3个数量级,其作用比涨潮的作用强7倍。 研究人员指出,如果对地球自转速度进行更长时间的观察,就能够证实上述的结论,进而确定地核相对于地幔旋转的周期,估算出地核与地幔之间万有引力的大小和地球内部的压力,并最终利用这些理论和知识确定地核的概念。
地球自转的转速为什么会越来越慢?
我们可能感觉不到地球的自转速度,其实地球的自转在慢慢地变慢,但是为什么会逐渐变慢呢?
地球的自转和月球的引力有密不可分的关系,我们平常说的潮汐就是因为月球引力对于地球影响造成的,月球会对地球的转速产生一个拖拽的力,因为潮汐的存在,海洋不断对地球的自转方向产生阻碍,在万亿年的时光里,这一点点的拖拽力形成了巨大的影响,地球自转的能量也因此消耗,所以转速越来越慢,如今的地球自转速度和公转速度相当,始终让月球和地球保持在一个面上,科学家将这个现象称为“潮汐锁定”。
如今地球速度越来越慢和月球是分不开关系的,有科学家研究称,现在的地球每一百年时间都会都减少自转时间1.6微秒,但是地球在某些情况下,还是会加快速度的,比如地球上产生某些大地震的时候,因为地震将地球变得更接近球体,所以减少了地球自转所需要的转动惯性,就有明显的自转速度加快,但是从长远来看,地球的自转速度还是在不断变慢的。
地球的自转是在不停的变慢的,目前的一个恒星日(地球相对于某个恒星连续两次经过其上中天的时间间隔,有别于太阳日的24小时)是23时56分2.1秒。所以每隔一段时间就会对全世界的表进行调整,最近一次是在2005年12月31日,全球钟表统一加了一秒。
影响地球自转周期的有如下原因:
潮汐力:太阳和月亮对地球的潮汐力使得地球自转变慢。大约每100年使地球自转周期变慢1.6毫秒。有证据显示,4亿年前的泥盆纪,地球的一年有400天。
季节变化:有周年变化和半年变化。周年变化是季节导致的大气流动(风)变化引起的,振幅20-25毫秒;半年变化是由潮汐力对大气的潮汐作用引起,振幅约为9毫秒。
不规则变化:地外和地内的物质或能量交换。如陨星体对地球的撞击等,根据撞击的方向和速度会使地球转速变快或变慢。地震通常会使地球自转加速。例如2004年,发生在印度洋的9.0级地震,就使地球的转速加快了大约3微秒。
地球的自转速度受到了很多因素的影响,并不是一成不变的。
长期减慢。这种变化使日的长度在一个世纪内大约增长1~2毫秒,使以地球自转周期为基准所计量的时间,2000年来累计慢了2个多小时。引起地球自转长期减慢的原因主要是潮汐摩擦。
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