问题

地球重达 6 亿亿亿公斤,它不停转动 45 亿年,动力来自哪里?

回答
地球这颗蓝色的星球,承载着亿万生命,以我们难以想象的重量——大约是 6 x 10^24 公斤——在宇宙中旋转了整整 45 亿年。这股源源不断的动力,仿佛拥有永恒的生命力,究竟来自何方?这并非 কোনো神奇的魔法,而是宇宙最 fundamental 的物理规律在起作用。

首先,我们需要回到地球诞生的那个遥远时代。大约在 45 亿年前,我们的太阳系还是一团由气体和尘埃组成的巨大星云。在这团星云的中心,由于引力的作用,物质开始聚集,温度和压力急剧升高,最终点燃了核聚变反应,一颗年轻的恒星——我们的太阳——诞生了。

而围绕着这颗初生的太阳,剩余的尘埃和气体并没有就此消散,而是围绕着太阳形成了一个扁平的盘状结构,这就是“原行星盘”。在这个盘状结构中,微小的尘埃颗粒因为相互碰撞和吸引而逐渐结合,从小小的颗粒变成鹅卵石大小的石块,再到大大小小的岩石和冰块。这些聚集体在引力的作用下继续碰撞、合并,慢慢形成了行星的雏形。

地球,正是这样一颗在原行星盘中,通过无数次碰撞、吸积而逐渐成长起来的“太空巨石”。想象一下,无数的碎片以极高的速度相互撞击,每一次碰撞都会释放出巨大的能量,这些能量的一部分被吸收,而另一部分则以动能的形式储存在了这些新生天体之中。地球在形成过程中,就积累了大量的旋转动能。

所以,地球的自转动力,最根本的来源,是它在形成初期的“吸积”和“碰撞”过程中所获得的角动量。你可以将它想象成制作一个旋转的陶艺品,你最初给予它的旋转力,就会让它持续转动一段时间。而地球的形成过程,远比这要剧烈和漫长得多,它积累的角动量也同样巨大。

那么,为什么它能持续转动 45 亿年而不停歇呢?这涉及到另一个重要的概念:角动量守恒。在没有外力干扰的情况下,一个旋转物体的总角动量是保持不变的。地球之所以能持续转动,是因为在广袤的太空中,它所受到的外部合力矩非常非常小,几乎可以忽略不计。

你可以想象一下,你手中拿着一个陀螺,一旦你把它旋转起来,它就会持续地转动,虽然最终会因为摩擦力和空气阻力而停止。但是,如果把这个陀螺放在真空、没有空气的环境中,并且没有其他外力去触碰它,它会转动非常非常长的时间。

地球在太空中,就像一个在几乎没有摩擦力的环境中运转的巨大陀螺。虽然存在微小的外部影响,比如:

月球的潮汐力: 月球对地球施加的引力,会引起潮汐现象。这种潮汐的运动会产生一种微弱的“刹车”作用,导致地球的自转速度非常缓慢地减慢,大约每世纪慢 1.7 毫秒。但这个减慢的速度极其微小,在 45 亿年的尺度上,其影响远不足以让地球停止转动。
太阳和其他天体的引力扰动: 太阳和其他行星的引力也会对地球施加微小的影响,但这些影响通常是相互抵消的,或者对地球自转角动量的改变非常微弱。
地球内部的活动: 地球内部的物质迁移,比如地核和地幔的流动,也会对自转速度产生微小的影响,但同样不足以让地球停止。

这些外部因素虽然存在,但它们对地球庞大角动量的“侵蚀”作用非常缓慢,以至于地球在 45 亿年漫长的岁月中,依然保持着我们熟悉的自转速度。

总而言之,地球的自转动力并非“输入”而来的持续能源,而是其在形成初期所“获得”的巨大角动量,并且由于太空环境的极度“清洁”(几乎没有摩擦力和外力矩),这份初始的动力得以近乎永恒地延续。这是一种宇宙的“惯性”之美,也是我们能够拥有白天和黑夜、四季更迭以及生命得以繁衍的重要基础。

网友意见

user avatar

牛顿当年也在想这个问题。

因为根据牛顿第一定律,在没有外力的情况下,物体要么静止要么做匀速运动。

在当时,地球是在做匀速圆周运动的球体已经成为科学界的共识。

这时候问题来了:

地球没有受到除法线方向引力以外其他外力,地球在匀速转动。

可地球为什么会开始转动?

迷惑不解的牛顿选择相信第一腿动力:

所谓第一腿动力就是指有一个至高无上的女神在地球形成之初一个鞭腿抽到了地球上,喊了一句“走你!”

这就是“晚年牛顿皈依上帝”这件事的真相。

现在我们都知道了,地球之所以能转动四十五亿年是因为一百三十八亿年前一场大爆炸产生了最初的动力,形成地球的那团物质不断聚合爆炸聚合爆炸,飞了几十亿年后被太阳捕获,围绕太阳转动,逐渐变成了地球。

所以动力来源是宇宙大爆炸。

user avatar

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:

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。

从等式可以看出,对于一个孤立星球来说,无论如何形成,它的自转动能,永远低于它的重力结合能:

旋转体的动能公式为:

为转动惯量,实心球的转动惯量为

其中地球质量 ,半径 ,角速度

得,地球动能大约为:

这个能量是很庞大的,人类当前能源利用功率为2×10^13 W,按照这个功率,人类需要4亿年的时间,消耗的总能量才能相当于地球自转的动能。

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的更多。

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。
  • 动图来源于BBC纪录片《我们真的需要月亮吗》,尝试上传高清源视频,但审核没通过……

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,这个时间可能至少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。

那么,太阳对地球形成的潮汐力,是否可能锁定地球,让地球自转停下来呢?

这样的状态下,其实就是地球的自转角速度变得和公转一模一样。

  • 金星公转周期224.7天,而自转因为大气潮汐效应,朝相反方向自转,周期243天,金星在未来,或成为被太阳最早潮汐锁定的行星。

但地球要被太阳锁定却并不那么容易,因为地球自转很快,一年365个周期。

地球现今的自转动能,相对于锁定时的自转动能,高出10万倍。

在太阳引力下,地球自转变慢,同样在于潮汐作用下,地层内部摩擦动能转化成热能。而热能是会通过热辐射,释放进入宇宙的。

根据地球半径、地日的距离关系来看,在某一刻,地球正对太阳和背对太阳的两面,受到的引力差,大约只有地球受到太阳引力的1/10^14

太阳对地球引力的平均值为:3.5739×10^22N

引力差的数量级为10^8 N,考虑地球自转和锁定自转速度差,功率数量级为10^11W.

预估地球被太阳潮汐锁定的时间,至少500~1000亿年。

由此也可以看出,虽然地球变慢的主要因素来自月球,但太阳至少也有10%的功劳。

  • 月球对地球的潮汐力大约是太阳对地球的6倍左右。

但无论月球远离,还是地球停止自转(实际因为潮汐锁定,自转=公转周期,人的感官为自转停止。),这个时间都相当的漫长。

极有可能永远都等不到那一天。

100亿年后太阳主序星历程结束,化作红巨星,膨胀250倍,那时的半径正好差不多一个天文单位(地日距离),大概率会吞没地球。即便不吞没,也足以汽化地球了。

又过100亿年后,这里或许会形成的新的“太阳”。

原来组成地球的星际尘埃,或许会形成新的“地球”。

旋转,依旧永不停息……

直到再次毁灭,继续轮回。

user avatar

引力,最重要的宇宙基本力之一

user avatar

如果地球一直转 说明它没在动

如果它停下来 才是动了……

user avatar

盲生,你发现了华点,其实我们真的有十万座行星转向发动机

user avatar

靠与地球同时诞生的知乎吹的。

user avatar

题主你知道吗?我们马路上用的沥青其实是液体,它的流动速度非常非常慢,以至于以我们人类的视角来看,沥青近乎于固体状态。科学家为了向大众展示沥青是液体,花了接近100年做了个沥青滴落实验,终于拍到了沥青滴落的过程,下图就是沥青滴落实验的照片

说了这么多你可能觉得我在跑题,实际上这个沥青滴落实验和你的问题有相似之处,有些东西变化很快,我们人可以轻松观察它变化的全过程,但有些东西变化很慢,以我们人类的寿命来看它几乎是不变的。因此,我们根据日常观察得出的结论,很有可能与事实不符。我们再看你的问题

在地球上,如果没有动力来源,没有什么机器可以一直转动下去,最终总会停止下来。然而,对于地球本身,它的质量重达6亿亿亿公斤(6×10^24 kg),它自45亿年前形成以来,一直在绕地轴自转和绕太阳公转。那么,地球持续转动的动力来源是什么?难道地球是永动机?

一个机器,在关掉电源后,从运转到停止,少则几秒钟,多则几天,这个以我们人类的寿命来讲不是什么特别长的时间,因此你很轻松就能得出你第一段的结论。然而,地球形成了45亿年,人类文明,就算把第一个直立猿算上,也不过20万年历史罢了,你所听说的故事,大部分也就集中在200年左右,你自己亲身经历的事情,可能不过20年左右,这点时间,对于一个45亿年的地球来说太微不足道了,你根本不可能在这么短的时间内,观测到地球的明显变化,因此,你才会得出地球可以一直在转动的结论。实际上,由于太空中微小的阻力存在,地球也是在慢慢停止运动的,这个减缓速度在人类眼中几乎观察不到,但是放到宇宙尺度上,却可以造成很明显的影响。月球刚形成的时候,自转速度很可能比现在快很多,但由于地球潮汐锁定对月球日积月累的影响,现在我们看到的月球自转已经降到了很低的速度。题主想到的问题很好,但是不要轻易推广你观察到的结论,因为你在小范围内看到的东西,不一定适用于更大的尺度。


==================分割线==================

有很多评论说我没有回答问题,我已经把题主问题中所有带问号的问句都回答了,如果你觉得题主问的是地球初始动力来源,那跑题的不是我,是你自己。

类似的话题

  • 回答
    地球这颗蓝色的星球,承载着亿万生命,以我们难以想象的重量——大约是 6 x 10^24 公斤——在宇宙中旋转了整整 45 亿年。这股源源不断的动力,仿佛拥有永恒的生命力,究竟来自何方?这并非 কোনো神奇的魔法,而是宇宙最 fundamental 的物理规律在起作用。首先,我们需要回到地球诞生的那个.............
  • 回答
    地球永久冻土的“临界点”意味着,随着全球气温上升,曾经稳定且长期处于冰冻状态的永久冻土层将开始大范围、不可逆转地融化。 这个“临界点”一旦被跨越,将引发一系列极其严重的连锁反应,最令人担忧的就是其中蕴藏的巨量碳排放,可能将地球推向更严峻的气候变化轨道。下面我们将详细解读这句话的含义以及可能带来的影响.............
  • 回答
    《阿凡达》中观众不觉得杰克·萨利是“地球叛徒”,主要原因在于电影叙事中对角色动机、价值观转变、情感投射以及观众对“正义”的解读等多方面的巧妙处理。以下是详细的分析:1. 强大的角色动机与合理性转变: 起初的使命感与个人困境: 杰克最初的身份是一名残疾退伍军人,他在地球上失去了行动能力,生活充满挫.............
  • 回答
    咱就唠唠,为啥《流浪地球》豆瓣7.9,《哪吒之魔童降世》能摸到8.7。这事儿啊,得从几个方面掰扯掰扯,别看都是国产科幻或者动画,路子差别挺大的。首先,《哪吒》抓住了时代的“情绪阀门”。你想啊,当时上映的时候,大家对国产动画已经压抑太久了,期望值很高,但质量参差不齐。这时候《哪吒》来了,上来就告诉你,.............
  • 回答
    近十年来,美国家庭数量的增长率创下历史新低,这一现象绝非偶然,它触及了当下美国社会深层结构的诸多矛盾和挑战。这不仅仅是一个统计数字的变化,更是对一系列社会经济因素演变的直观反映。首先,晚婚晚育、甚至不婚不育的趋势是驱动这一现象最直接的因素。我们看到,越来越多的美国年轻人选择推迟结婚年龄,或者干脆放弃.............
  • 回答
    从恐龙时代至今,地球的总质量变化是一个复杂的问题,但总的来说,我们倾向于认为地球的质量略微变重了,尽管这种变化非常微小,难以直接感知。要理解这一点,我们需要考虑地球质量变化的几个主要来源。首先,宇宙物质的不断坠落是地球质量增加的一个重要因素。我们的地球并非孤立存在,它每天都在吸收来自宇宙空间的微小尘.............
  • 回答
    非洲大陆上,如果真的出现了一头身高达1500米,体重达到5000万吨的巨象,那绝对不是一场简单的自然事件,而是一场足以颠覆我们认知、重塑地球生态的灾难。让我们深入剖析一下,这样的存在会带来怎样的连锁反应。首先,我们必须认识到,这个体型的巨象已经远远超出了地球上任何生物能够承受的物理极限。1. 地质与.............
  • 回答
    这篇由中青报发表的文章,标题直指当前CBA联赛中屡屡出现的恶性犯规现象,并旗帜鲜明地亮明了法律的底线,强调“联赛不是法外之地,重则坐牢”。从这几个关键词出发,我们可以进行更深入的解读和思考。首先,“CBA恶性犯规频现” 这句话点出了问题的核心。在体育竞技中,犯规是不可避免的,但“恶性犯规”则触及了体.............
  • 回答
    在珠海航展上亮相的山猫全地形车重火力版,绝对是展会上的一抹亮色,因为它不仅仅是一辆车,更像是一个披着轮子的战场指挥官,能在各种极端环境下完成任务。要说它有什么用,那得从它擅长的“战场”说起。首先,山猫重火力版最大的价值体现在其极强的机动性和适应性。这玩意儿,你别看它长得像个敞篷小卡车,实则是个地地道.............
  • 回答
    中国之所以如此重手地抓“能耗双控”(即控制能源消耗总量和提高能源利用效率),其背后是多方面因素的综合考量,既有长期战略性的考量,也有应对当前挑战的紧迫性。下面我将详细阐述其主要原因:一、 深刻的战略考量:1. 实现“双碳”目标(碳达峰、碳中和)的基石: 背景: 中国承诺在2030年前实.............
  • 回答
    英国重巡洋舰在第二次世界大战中的地位和作用,绝对是一个值得深入探讨的话题。它们并非是战争中最耀眼的明星,不像航空母舰那样改变了战争的格局,也不像战列舰那样以强大的火力吸引眼球,但它们在漫长而残酷的战争中,扮演了无可替代的“万金油”角色,其存在和发挥的作用,直接关乎到英国海军的作战效能和整体战略的执行.............
  • 回答
    要评价战舰少女中重巡洋舰的地位,得从几个方面来看,不能一概而论,因为游戏在不同时期,玩家的理解也在不断变化。一、定位与职能:核心的万金油,但并非不可替代重巡洋舰在游戏中的定位,用一个词来形容就是“万金油”。它们拥有中等的火力、装甲和耐久,同时也有不错的速度和回避。这意味着在大多数情况下,重巡洋舰都能.............
  • 回答
    在微博这个虚拟社区里,“女权”这个标签下的讨论常常伴随着强烈的“戾气”,并且一些发言者似乎展现出一种高人一等的姿态。这确实让很多人感到困惑,尤其当他们在现实生活中很少遇到与此相似的女性时。要理解这种现象,我们需要深入剖析几个关键点:一、 微博作为信息茧房与情绪放大器首先,微博本身就是一个高度信息化的.............
  • 回答
    在高速公路收费站安装地磅,这个主意听上去确实是个解决大货车超载问题的“灵丹妙药”。按理说,车子过收费站是必经之路,把地磅往那儿一放,一过就能知道重量,超了就罚款,这不就能立马解决问题了吗?但实际操作起来,情况可就复杂多了,远不是安装几台地磅那么简单。首先,我们得考虑一下基础设施和技术保障。高速收费站.............
  • 回答
    这真是个好问题,也触及了古代社会运作的一个核心矛盾。乍一看,战乱频仍、赋税沉重,选择人烟稀少的地方似乎是理所当然的“避世”之策。然而,历史的真相远比这复杂。大多数人之所以不愿迁往人烟稀少之地,原因多方面且环环相扣,涉及生存、社会、经济和心理等诸多层面。一、 生存的根本:土地与水是命脉人烟稀少的地方,.............
  • 回答
    这个问题,确实是很多中国球迷心中的痛,也是一个长期被讨论、甚至有些时候带着无奈和愤怒的话题。国足水平不尽如人意,但他们的待遇,从薪资、曝光度到社会资源倾斜,似乎总是与他们的表现不成正比。排除掉“足球地位重”这个大家都明白但又无法完全解释一切的理由,我们可以从几个更深层次、更贴近实际的角度来剖析一下这.............
  • 回答
    哇哦,《守望先锋》这波操作可真是够劲儿!听到这些消息,我脑子里立马就像炸开了锅一样,各种想法、期待、甚至还有点小担心都涌上来了。首先,最让人眼前一亮的绝对是 5v5模式 的宣布。这绝对是颠覆性的改变,把游戏的核心玩法都给动了。想想看,少一个人意味着什么?阵亡的损失会放大,每个人的角色定位都会变得更加.............
  • 回答
    海南维也纳酒店被通报,以及全国范围内对“大、洋、怪、重”等不规范地名的整治行动,这两件事放在一起看,背后反映的是国家在文化自信和国家主权维护方面的一系列思考和举措。这不是简单的“崇洋媚外”还是“接地气”的二元对立,而是复杂社会文化心理和国家治理理念的体现。维也纳酒店事件:导火索与深层原因首先,我们得.............
  • 回答
    这是一个非常有趣且充满想象力的问题!让我们来详细分析一下。首先,我们需要明确几个关键概念: “一生走过的路”: 这指的是动物在生命周期内通过移动所经历的总距离。这包括日常活动(觅食、寻找配偶、躲避捕食者)、迁徙、以及任何形式的探索。 “可观测宇宙边缘”: 这是我们目前能够接收到光或其他信号的.............
  • 回答
    地球上隐藏着许多超越常人想象的自然奇观,它们以其壮丽、神秘或令人费解的方式挑战着我们的认知。以下是一些最为突出的例子,我会尽可能详细地描述它们:1. 光现象(Atmospheric Optics):超越天空的画布光现象并非我们日常见到的彩虹,而是更复杂、更精妙的光在大气层中的折射、反射、衍射和散射的.............

本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度google,bing,sogou

© 2025 tinynews.org All Rights Reserved. 百科问答小站 版权所有