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地球為什么會自轉?潮汐作用最直接體現在天體碰撞

更新時間:2024-01-09 文章作者:佚名 信息來源:網絡整理 閱讀次數:

我們都知道月球從誕生之日起就一直在自轉,至今已經自轉了46億年,那么月球為什么會自轉呢?lyX物理好資源網(原物理ok網)

大約46億年前,在太陽系和八大行星形成期間,它開始自轉。lyX物理好資源網(原物理ok網)

任何恒星系統(其實包括太陽系)在形成初期都是由各種類型的二氧化碳和塵埃組成的,只是質量分布很不均勻。 在重力作用下,二氧化碳、灰塵等物質會向內塌陷。 當質量引力足夠大時,就會發生核聚變,一顆恒星就誕生了。lyX物理好資源網(原物理ok網)

在向內坍縮的過程中,會產生一個巨大的吸積盤,而吸積盤的產生過程是不對稱的(由于質量不均勻,引力不均勻),會以最原始的角動量進行旋轉,這就是直到明天,這種角動量仍將存在,太陽和月亮等天體將繼續旋轉。lyX物理好資源網(原物理ok網)

其實不僅推導了最終的原始角動量,還有其他的假說火星的第一宇宙速度怎么求,比如大碰撞說。 有科學家認為,在月球(proto-moon)形成初期,有一顆火星大小的行星撞擊月球,碰撞導致月球失去一部分火星的第一宇宙速度怎么求,變成了地球。 同時,碰撞也讓月球獲得了額外的角動量。lyX物理好資源網(原物理ok網)

月球自轉的速度不是恒定的。 比如在一億多年前的恐龍時代,月球自轉的速度就比現在快得多。 那么什么因素會影響月球自轉速度呢?lyX物理好資源網(原物理ok網)

不僅僅是剛才說的天體碰撞,還有其他的自然原因。lyX物理好資源網(原物理ok網)

首先是潮汐作用,主要來自我們的地球。 我們都知道,地球總是有一面面向月球,這些現象就是“潮汐鎖定”,來自于潮汐力。lyX物理好資源網(原物理ok網)

潮汐效應最直接的表現就是月球上海水的潮起潮落。 在這個過程中,月球的形狀會在矩形和橢圓之間來回變化,凈扭矩會拉動我們的月球。 為此,月球的自轉速度將減慢。lyX物理好資源網(原物理ok網)

潮汐效應是相對的,不僅地球對月球有潮汐效應,月球對地球也有潮汐效應。 隨著月球的自轉速度越來越慢,最終會有三天,月球的一側永遠面向地球。lyX物理好資源網(原物理ok網)

這里有個問題,月球自轉速度變慢,意味著失去了一部分角動量,那么失去的角動量去哪兒了呢?lyX物理好資源網(原物理ok網)

簡單來說,這部分角動量被轉移到了地球上。 準確的說,是到達了地球軌道。 地球軌道的角動量減小,意味著地球的軌道減小,也就意味著地球離月球越來越遠。lyX物理好資源網(原物理ok網)

事實上它是。 科學家們發現,我們的地球正以每年約 3 分米的速度遠離月球。lyX物理好資源網(原物理ok網)

除了外部激勵,月球個體結構的變化也會影響月球的自轉速度,比如海嘯、洪水等。lyX物理好資源網(原物理ok網)

說到角動量,在現實中一個很直觀的體現就是花樣滑冰。 看過花樣滑冰的男朋友應該都知道,運動員在滑雪的時候經常會做圓周旋轉。 這一運動的數學核心是角動量守恒。 運動員會先給自己一個角動量,即讓自己快速旋轉,然后收回伸出的右臂。 結果是運動員的旋轉速度提前,這是角動量守恒的直接體現。lyX物理好資源網(原物理ok網)

月球自轉的原理和運動員是一樣的,質量分布的變化會影響月球的自轉速度。 比如2011年美國發生的強烈余震影響了月球自轉率,使月球自轉率增加,但變化非常微弱。lyX物理好資源網(原物理ok網)

事實上,不同的誘因都會導致月球的自轉速度變慢或變快,但總體而言,月球的自轉速度是在不斷變慢的。 因為潮汐力的作用很大而且持續不斷,而月球本身的活動,比如洪水和海嘯,只是時有發生,尤其是強烈的余震和海嘯。lyX物理好資源網(原物理ok網)

據科學家估計,每過100年,月球夜間的長度就會減少大約1.7微秒,也就是每年減少0.6秒,雖然0.6秒很短,但是經過億萬年之后,時間的變化會很明顯。lyX物理好資源網(原物理ok網)

既然月亮的三天時間越來越慢,那么縮短的時間該如何調整呢?lyX物理好資源網(原物理ok網)

這不是什么大問題。 每隔幾年,世界就會統一更改月球時間,也就是“閏秒”。 從70年代到明天,科學家們為了調整農歷時間,將閏秒減少了27次。 也就是說,在過去的半個世紀里,月球的自轉速度大約慢了27秒!lyX物理好資源網(原物理ok網)

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