月球|地球重达 60万亿亿吨,不停转动 45 亿年,动力来自哪里?


月球|地球重达 60万亿亿吨,不停转动 45 亿年,动力来自哪里?
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月球|地球重达 60万亿亿吨,不停转动 45 亿年,动力来自哪里?
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如果50亿年后 , 衰老成红巨星的太阳没有吞噬地球 。
地球的自转 , 最终也会停下来 , 只不过时间会相当漫长 。
宇宙中任何星体都会旋转 , 它们的动力来源于形成之初 , 引力势能的转化:
恒星的诞生无论恒星也好 , 还是行星也罢 , 都是由星际物质 , 汇聚形成的 。
只不过恒星的物质来源 , 是氢气为主的星云 。
行星的物质来源是星际尘埃 , 而星际尘埃的主要物质是超新星爆发所产生的物质:铁、氧、镁、硅 , 甚至比铁更重的元素 , 以及化合物 。
这些原始物质 , 分散在星空中 , 在引力作用下汇聚 。
在汇聚成的过程中 , 星际物质互相碰撞 , 速度叠加、方向叠加 , 最终形成整体的逆时针或者顺时针旋转 。
旋转的物质结合 , 最终形成一颗不停旋转的星球:
如果是一颗孤立的星球 , 当星际物质结合成星体后 , 符合能量守恒 。
满足:引力势能=动能+势能转化的热能 。
热能除了引力提供外 , 还有核能提供:恒星的核聚变 , 行星内核的重核衰变 。
现实中运动的物体会停下来是因为摩擦 。
那么星体在宇宙中旋转 , 是否会因为摩擦减速呢?
当然是存在的 , 因为——
真空不空 。
就拿我们整个太阳系来说 , 我们处在本星际云之中 。
太阳在4.4~15万年前进入本星际云 , 大约1~2万年之后就会离开 。
即便离开了本星际云 , 也还处在本星系泡之中:
本星际云密度0.26个原子/cm^3 , 本星际泡密度0.1个原子/cm^3 。
而1克的水 , 就有3.344×10^22个原子 。
也就是说 , 地球与星际物质即便存在摩擦损耗 , 能量损耗的比率也至少低于1/10^23
即便按照每秒损失这么多的能量比 , 那么地球要停止下来的时间是:
3000万亿年 。
这个时间远远超过当前宇宙寿命的20万倍 。 对于地球形成到现在 , 短短数十亿年的损耗来说 , 几乎忽略不计 。 甚至还没有地球大气散逸带走的能量更多 。
而地球经常受到陨石、小行星的撞击 , 带来的能量可能比这种方式散失得更多 。
但是 , 地球的速度 , 其实相比起45亿年前 , 已经慢了很多 。
刚刚形成的时候 , 一昼夜只需要数个小时 。
哪怕5亿年前的寒武纪 , 一天也只有21个小时 。
既然之前已经说了 , 地球与太空摩擦损失的能量很少 , 地球又是如何变慢的呢?
主要在于月球的影响 。
提到月球的影响 , 就不得不说月球形成的过程 。
45亿年前 , 星际尘埃汇聚无数的陨石 , 陨石撞击、汇聚形成众多的小行星 。 小行星 , 再互相撞击 , 形成更大的行星 , 太阳系最初形成的行星很多 , 原始的地球只是其中一颗 。
一颗叫做忒伊亚的行星撞击了原始地球:
撞击后 , 地球和月球形成 。
月球形成曾有诸多学说 , 现在撞击说已是主流 , NASA和BBC做的视频或纪录片 , 都是直接采用撞击说 。
一开始月球距离我们只有2.25万公里 , 只有现在38.4万公里的1/17 。
当时看到的月球 , 也比现在大很多 , 地球对月球的引力 , 是现在的290倍 。
地球锁住月球(月球公转周期=自转周期) , 地表形成的潮汐力是现今的5000倍 。
地表大多数是液体的水 , 水被月球吸引 , 从而形成潮汐作用 。
水跟着月球 , 与地球自转出现相对运动:
地球变慢的关键就是潮汐力 。
地球自转动能的降低 , 主要在于两个方面:
1、潮汐力带来地表物质相对速度的不同 , 形成摩擦 , 动能转变成热能 。
2、潮汐力把月球一步步推得更远 , 地月系统的动能 , 部分转变成了月球的引力势能 。
当然 , 在月球的作用下 , 地球的自转是不可能停下来的 。
因为地球的自转速度远远快于月球的公转 , 当地球自转降低足够低的时候 , 月球已经足够的远 。 由于月球动能损失并不大 , 此时地球的引力将不足以吸引月球 , 月球将永远离开地球 。
不过 , 这段时间可能至少100亿年以上 。
但无论怎么样 , 依靠潮汐力 , 不可能让地球停止自转的 。