问题

为什么地球太阳会自转?

回答
关于地球和太阳为何会自转,这涉及到宇宙形成初期的一个普遍现象——角动量守恒。要理解这一点,我们得回到大约46亿年前,那个尘埃和气体构成的混沌时代。

想象一下,当时的宇宙还不是我们现在看到的这样,而是漂浮着一大团弥漫的物质,主要是氢和氦,但也包含着一些更重的元素。这团物质并非完全静止,里面存在着微小的、几乎难以察觉的运动和扰动。就像水中的尘埃会随着水流轻微晃动一样,这些气体和尘埃粒子也在以各自的方式缓慢移动。

星云的坍缩与角动量守恒:

当这团物质云中的某个区域因为某种原因(比如附近超新星爆发产生的冲击波)密度稍微增大,引力就开始发挥作用。质量吸引质量,这团物质云开始在自身引力的作用下逐渐向中心收缩。这个过程叫做“星云坍缩”。

在这个坍缩的过程中,一个至关重要的物理原理开始显现:角动量守恒。

你可能对“角动量”这个词觉得陌生,简单来说,它描述的是一个旋转物体保持其旋转状态的趋势。就像花样滑冰运动员在旋转时,收拢手臂会转得更快,张开手臂会转得慢一些,但她总体的旋转“量”是守恒的。

星云在坍缩之前,即使它的整体运动是杂乱无章的,但它的每一个微小的运动和扰动,都包含着一定的角动量。当这团巨大的物质云开始收缩时,它整体的“大小”在变小,为了维持总体的角动量守恒,它的旋转速度就必须加快。

这就好像你把一大团松散的毛线球压缩成一个小球,它就会转得更快。

形成太阳:

随着物质云不断收缩,中心的物质密度越来越高,温度也急剧上升。最终,当中心区域的温度和压力达到足够高的程度时,氢原子开始发生核聚变,释放出巨大的能量。这时,我们称之为原恒星的中心就点燃了,这就是我们太阳的雏形。

而在这个过程中,由于角动量守恒,太阳本身也就获得了自转。它并不是主动“决定”要转,而是物质在坍缩时,固有的、微小的扰动被放大,最终形成了整体的旋转。

形成行星:

不仅是太阳,围绕着太阳旋转的剩余物质也并没有消失。这些物质并没有全部落入太阳,而是在太阳的引力作用下,形成了一个围绕太阳旋转的原行星盘。

在这个原行星盘中,剩余的气体和尘埃粒子在盘面的运动中,同样遵循角动量守恒。它们在各自的轨道上围绕着太阳旋转。随着时间的推移,这些粒子通过碰撞和吸积,逐渐聚集在一起,形成了越来越大的块状物,最终演变成了行星、小行星、彗星等等。

地球的自转:

地球,作为从这个原行星盘中形成的一员,也继承了它形成时所拥有的角动量。在行星形成的过程中,当构成地球的物质聚集在一起时,它们本身就带有一定的旋转运动。这些运动在聚集的过程中被整合,最终形成了地球的自转。

而且,在地球形成的早期,它也经历了频繁的撞击事件。其中一次非常关键的撞击,就是著名的“忒伊亚”撞击。据信,一个大约火星大小的天体与年轻的地球相撞,这次巨大的撞击不仅可能形成了月球,也极大地影响了地球的自转速度和自转轴的倾角。

所以,简单来说:

原始的物质云并非完全静止,而是存在微小的运动和扰动。
当这团物质云在引力作用下坍缩形成太阳时,角动量守恒定律决定了它必须旋转,并且收缩越大,转得越快。
剩余的物质在形成行星(包括地球)时,也继承了它们的角动量,因此行星在形成过程中就获得了自转。
后期的撞击事件也可能进一步影响了地球的自转。

因此,地球和太阳的自转,是它们诞生过程中,物质运动和物理定律共同作用下的必然结果,是一种“惯性”的体现,而不是什么主动的行为。它们就像一个巨大的陀螺,一旦开始旋转,在没有外力作用下,会一直转下去。只不过,在宇宙尺度上,外力(如潮汐力)的作用非常缓慢,才使得这种旋转持续了数十亿年。

网友意见

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根因是星体密度不均匀。

尺度大了后,万有引力会形成引力力矩差,或者说时空扭曲作用在星体上的再平衡。宏观上就会形成球体的转动。

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