地球重達60萬億億噸,它持續轉動45.5億年,動力來自哪里

天空之城 2022/11/10 檢舉 我要評論

人們曾經天真地認為,地球上的晝夜交替,是因為太陽在圍繞著轉動,后來人們才逐漸認識到,地球上存在白天和黑夜的原因,其實是因為地球一直在自轉,每完成一次自轉,地球上就過去了一天,除此之外,地球還在圍繞著太陽公轉,每完成一次公轉,地球上就過去了一年。

后來,科學家通過實驗測量出了引力常量,并根據萬有引力定律計算出了地球的質量約為60萬億億噸(5.965 x 10^24千克),再后來,科學家又通過「鈾鉛測年法」估算出,地球誕生于大約45.5億年前。那麼問題就來了:地球重達60萬億億噸,它持續轉動45.5億年,動力來自哪里呢?

通常來講,如果我們想要讓一個物體持續轉動,就必須一直給它提供動力,否則的話,它轉不了多久就會停止。這就很容易讓人認為,既然地球在持續轉動,那就應該有某種機制一直在給地球提供動力。然而這種觀點卻是錯誤的,因為牛頓早已告訴我們,在沒有外力的情況下,物體會一直保持其自身的運動狀態。

在日常生活中,一個轉動的物體多少都會受到阻力作用,比如說一個在地面上轉動的陀螺,它與地面的摩擦就會形成阻力,與此同時,它周圍的空氣也會對其形成阻力,所以我們想要讓這個陀螺一直轉動,就需要為其持續提供動力來克服這些阻力。

但地球卻是位于宇宙真空之中,它的轉動受到的阻力可以說是微乎其微,因此地球一旦開始轉動,就會持續很長很長的時間,別說是45.5億年了,就算是100億年,地球的轉動也不會停止。那麼地球最初的動力來自哪里呢?這就要從太陽系誕生開始講起。

根據科學界的主流理論,太陽系的「前身」是一片巨大的原始星云,我們可以將其稱為「太陽星云」,在大約46億年前,這片星云發生了引力坍縮,其中的物質開始逐漸向星云的引力中心匯聚。

在引力坍縮的過程中,每一個粒子的運動路徑都是隨機的,但從整體上來看,幾乎所有的構成「太陽星云」的粒子都是一邊圍繞著星云的引力中心旋轉,一邊向星云的引力中心聚集,因為它們的角動量不可能剛好互相抵消,所以「太陽星云」在整體上就有了一個不為零的角動量,并因此而開始旋轉。

隨著引力坍縮的持續,「太陽星云」的半徑也在不斷縮小,由于角動量守恒,「太陽星云」的半徑不斷縮小,其旋轉的速度也就越來越快。

「太陽星云」的坍縮結果就是,星云中絕大多數物質都聚集在引力中心,并凝聚成了一個巨大的天體,在自身重力的作用下,這個天體會繼續坍縮,其核心物質的溫度和壓強也會因此而不斷攀升,當達到一定程度的時候,就啟動了核聚變反應,并釋放出大量的能量,于是太陽就誕生了。

太陽釋放的能量阻止了星云中殘留的物質繼續接近,于是這些物質就只能圍繞著太陽運行,進而形成了一個圓盤狀結構,這也被稱為「原行星盤」,而太陽系中的八大行星其實就是誕生在這里,其中當然也包括地球。

在地球形成的過程中,「原行星盤」中的物質會不斷地互相碰撞和吸積,最初會形成一些規模較小的「碎塊」,然后這些「碎片」又會繼續結合,并像滾雪球一樣逐漸變大,最終形成了地球。

這些「碎片」的角速度的矢量和,就成為了地球自轉的動量,它們的線速度的矢量和,則成為了地球圍繞太陽公轉的動量,而地球持續轉動45.5億年的動力,正是來自于此。順便講一下,這些「碎片」的角速度和線速度互相抵消的那一部分,其實是轉化成了熱能,這也是地球核心熱量的重要來源。

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