在人类探索宇宙奥秘的过程中,一直期望寻找不用消耗外界能量,仅依靠自身系统能够自我为此运动的机器,这种机器被称为永动机。
根据热力学定律,我们知道这种机器理论上不可能存在,因为机械在运动的时候,会产生摩擦,这就导致一部分机械能转化为内能,也就有能量消耗,因此,在没有外界能量输入的情况下,这个系统就无法维持下去。
然而,我们身处的地球却自转了45亿年时间,直到现在每天还在不停的转动,那么,地球自转是否可以看成是一种永动机呢?如果不是的话,那到底是什么力量起作用,让地球可以一直转动下去呢?
地球最初的动力来源
地球自转的最初动力来源,源自太阳系形成之初的星际尘埃。根据现有的研究发现,太阳系是在一颗超新星爆发后,遗留下来的宇宙尘埃中形成的新恒星。
在超新星爆发的瞬间,整个恒星物质抛射在宇宙星空之中,成为一片星云物质。受到超新星爆发的影响,这团星云物质本身就是一种旋转的宇宙尘埃和气体。
在引力的作用下,这团星云物质逐渐聚集到一起,温度和密度也逐渐增加,于是在星云的中心部分,物质聚集越来越多,也就形成了如今的太阳。
其余的残留宇宙尘埃,围绕太阳形成一个外层,这些外层物质沿着太阳赤道方向逐渐扩展,形成一个星云盘,由于星云盘的动力作用下,这些残留的宇宙尘埃也逐渐凝聚在一起,也就形成了太阳系的各大行星。
而在更远一些的地方,受到太阳系的作用力比较小,这些物质没有凝聚在一起,如今还是以宇宙尘埃的方式存在,这就是柯伊伯带和奥尔特星云了。
而星云盘内宇宙尘埃形成的行星,当然,包括地球在内,继承了星云的动力,也就有了自转和公转的原始动力。
太阳系行星自转的动力,除了原始动力外,还有一部分动力来自其他天体的撞击,也会提供一些额外的动力。
科学家猜测,在地球诞生之初,就曾遭受一次猛烈的撞击,当时一个与火星大小的行星“忒伊亚”猛烈的撞击原始地球,这次撞击不仅加快了地球的自转速度,并且还使地球的地轴发生了轻微的倾斜。
并且这次撞击,把地球大量物质抛射到太空中,最终形成地球唯一的卫星,也就是月球了。
从某种意义上来说,正是这次撞击,才促使人类的诞生,因为这次撞击不仅为地球提供了额外的动力,而且还导致地球自转轴倾斜,对地球的气候和季节变化都有着重要的影响,为地球诞生生命,以及人类的诞生,都起到了积极作用。
地球动力是如何维持的?
既然地球在诞生之初,继承了原始星云的原始动力,“忒伊亚”撞击也为地球提供了额外的动力,但是我们都知道,如果没有外力注入的话,那么地球转动一段时间后,就会停止下来。
类比陀螺来说,虽然有原始动力支撑其旋转,如果没有外力介入的话,一段时间后,陀螺就会停止转动了,只有不断的施加外力,它才会持续旋转下去。
那么地球究竟是什么原因,在获得原始动力后,可以一直持续转动下去,并且转动45亿年时间,还在不停的转动。
这个主要原因,是地球处于真空低阻力的环境中,这点与在地球上的陀螺不同,因为地球在太空转动的时候受到的摩擦力非常小。
太空中的气体和宇宙尘埃,相对于地球的重量产生的摩擦力,几乎可以忽略不计,在这样的真空环境中,使得地球可以长时间的转动下去,理论上,如果没有其他外力的影响,地球可以一直转动下去,直到永远。
不过有一点需要注意的是,虽然太空中对地球造成的引力可以忽略不计,但是月球和太阳的引力作用,却对地球的自转有着显著的影响。
由于这些引力的存在,导致地球的自转速度在逐渐减慢,根据科学家计算,由于这些引力的影响,地球自转周期每过100年会慢1.78毫秒,这种现象被称为潮汐减速。
虽然太阳的引力更强,但是地球离太阳的距离更远,因此,太阳对地球的引力影响,还没有月球对地球的影响显著,根据科学家计算发现,月球对地球的引力作用是太阳的2.2倍。
这种引力作用虽然作用非常微小,在短期内对地球没有明显的影响,但是放到宇宙时间的尺度来说,还是非常明显的,科学家通过计算发现,再过1亿年时间,在月球和太阳的引力影响下,地球的自转速度一天会慢上半个小时,也就是说,1亿年后,地球一天不再是24小时,而是24.5个小时了。
不过,在1亿年时间里,地球也不可避免的遭受到宇宙天体撞击,而这些撞击或许又会为地球提供额外的动力,也许会改变地球的自转速度,这种改变,或许会让地球自转速度变快,或许会让地球自转速度变慢。
无论如何,有一点是可以肯定的,虽然地球的自转速度在不断的减缓,但是这种减缓的速度非常缓慢。
根据科学家的预计,太阳系的寿命是100亿年左右,目前地球已经转动了45亿年时间,也就是说还可以转动55亿年时间,实际上,地球还可以自转更长的时间,只不过太阳毁灭的那一刻,也会连带着让地球停止转动。
55亿年后,太阳系所在的位置,在太阳系爆炸后,将会形成一片新的星云,数亿年后,这片星云重新聚集在一起,形成一个新的太阳,又会诞生一个新的地球,或许会再次诞生出新的人类,如今就进入到一个轮回了。
结语:
地球之所以不停的转动,与永动机无关,这是因为地球获得了原始星云的动力,并且在天体撞击中也获得额外的动力,而这些动力,就是导致地球自转的力量。
而地球处于真空环境中,受到的摩擦力微乎其微,又由于地球质量巨大,在巨大的惯性下,这些微乎其微的摩擦力,可以忽略不计,才可以让地球一直转动下去,只不过,地球最多还可以转动55亿年时间,因为整个太阳系最多还能持续这么长时间了。