地球自转那么快,为什么我们感觉不到?
宇宙中的一切包括宇宙,都在时刻不停的运动中,可以毫不夸张地讲,天地间没有不动的物体或物质,地球当然也不例外。
地球的自转
地球是太阳系八大行星之一,是一个硕大的岩质球体,略扁,就是说地球的赤道半径略大于极半径。地球赤道半径为6378.14公里,极半径为6356.755公里,平均半径为6371.004公里。当然,极半径比赤道半径少了21公里,对于如此之大的一个星球来说,是微不足道的。所以从太空中看地球,地球就是圆的。
阿波罗13号所拍摄的地球画面
地球是太阳系内从里往外数的第三颗行星,是四颗类地行星(水星、金星、地球和火星)中最大最重的一颗。地球周长4万多公里,体积为10832亿立方千米,表面积约5.1亿平方公里,重达60万亿亿吨。地球平均密度为5.52g/cm³,表面岩石的密度为2.73g/cm³,这表明地球内部都是超高压状态下的重金属物质。
地球的内部结构示意图
地球这么大、这么重,为何能浮在太空中不掉下去呢?这就是牛顿的万有引力作用在“拉”着地球,使它有规律地在特定轨道中围绕着太阳做椭圆周运动。假如没有太阳的吸引力,太阳系中的天体全乱了套,肯定会互相撞在一起或滑向星际空间,抑或是沉入无边的黑暗中。但话又说回来,宇宙空间里是没有东西南北、上下左右的 ,即便是没有太阳的引力作用,地球又会掉到哪里去呢?
漂浮在宇宙空间里的地球
地球一边在自转,一边在围绕太阳公转,地球自转的线速度为每秒465米(以赤道为准),角速度为每小时15º,赤道地区速度最快,随着纬度增加而依次递减,在南北极点上,地球自转速度为零。地球的公转线速度为每秒约30公里,角速度约为每天1º。地球自转一圈约4万多公里,在24小时内(一天)完成,因此角速度为15º。地球公转一圈约9.4亿公里,在一年(365天)内完成,角速度为每天约1º(0.98º)。地球的公转轨道是个椭圆形,因此出现了远日点与近日点。每年的夏至日,地球离太阳最远,为1.52亿公里。
同理,每年的冬至日,地球离太阳最近,为1.471亿公里,平均1.49亿公里。对于北半球来说,离太阳最近的时候恰恰是冬至日,离太阳最远的时候却是炎热的夏至日。而南半球则正好相反。这说明,地球上的季节变化与地球距离太阳的远近无关,地球是倾斜着身子围绕太阳公转的,且会摇摆。地球的摇摆造成了太阳光在赤道两侧北回归线、南回归线之间来回地“扫描”,因此带来了四季的变化。
地球的晨昏线
古语曰:坐地日行八万里!就是说,我们地球人即使是一动不动,一昼夜间也狂奔了四万多公里!在赤道地区,地球自转的线速度为每秒钟465米,换算成时速为1670公里,这样的速度即便是最快的飞机也追不上,跟导弹有得一拼。而地球的公转则更快,时速达108000公里,这个速度秒杀地球上的一切飞行器。在一年中,地球带着我们自转了1440万公里,公转了9亿4千万公里,这么多的里程,让我们心有余悸。换个说法,你一觉醒来,早就不在睡前的那个位置了,而是远离那个位置80多万公里!
月球围绕地球公转图
那么有个问题来了:地球自转和公转如此之快,地球上的我们为何没有任何感觉呢?
答案主要有三个方面的原因:
一、地球对于在它上面生活的人来说很大。地球的自转速度虽然快,但角速度却很慢,每小时才15º,每秒才0.004º,假如站在北极点上看赤道上的一个人,虽然每秒钟前进了465米,但角速度才前进了0.004度,根本就感觉不到在移动。同理,地球的公转速度虽然更快,但地球的边上没有一个固定的参照物,我们感觉不到地球在动。而星际空间中的距离都是以光年来计算的,几万、几十万、几百万甚至几亿公里,在星际中就是九牛一毛,根本就不值一提。因此地球自转和公转的速度,在太空距离中几乎可以忽略不计。
地球的自转
二、没有参照物做参考。地球的自转和公转虽然很快,但我们身边没有一个可供参考的参照物,因此我们感受不到地球在移动。我们平常感受到的移动,都是有参照物做比照的,比如汽车开动,火车飞奔,道路或铁路两旁的树木向后飞奔,这时,乘客感觉到了火车在向前奔跑。对于路旁的树木来说,火车和汽车是向前奔跑的,在火车上的乘客看来,树木是向后奔跑的。假如两列火车并行,速度一致,这时对于两列火车上的乘客来说,都感觉对方是静止不动的。
三、地球的自转和公转非常平稳。地球的自转和公转非常的平稳,就是说很匀速。地球自诞生46亿年来,它公转和自转的线速度是非常均匀的,几乎没有变化,这对于地球这个庞然大物来说,相当地不容易,也非常奇妙。科学家发现,在4亿年以前,地球的一年是400天。在13亿年前,地球的一年是500天,一天才6个小时。这说明,地球的自转和公转速度是变化的,是越来越慢的。研究表明,每过100年,地球的一天就慢了约1秒钟。地球的公转和自转都在变慢,但变化很慢,要几万年、几十万年、几百万年才能感觉到明显的变化。
而人的一生只有短短的几十年,所以对于地球的移动速度的变化,是很难觉察得到的。相对时间内,地球的运行十分平稳,虽然它每秒钟自转了465米,公转了30公里,但地球很大,这点距离对于它庞大的身躯来说,是微不足道的。对于宇宙空间来说,这点距离和这点速度,基本上可以忽略。地球运转相当地平稳,以至于我们早已习惯了它的运动,见怪不怪了。假若地球的自转和公转像开车一样,时快时慢,时不时来个急刹车,那地球上的人们肯定会觉察到的。
潮汐锁定使地球和月球都越转越慢
当然,如果留心观察,是会觉察到地球移动的。比如日出日落,实际上就是地球自转造成的。太阳相对地球来说是固定不动的,所以叫它恒星。是地球的自转带来了日夜轮回、白天黑夜的变化。而站在地球上的人们,总觉得是太阳在天空中跑,从东方升起,西方落下,这就是相互参照物的原因。假如站在金星上,你就会发现,太阳从西方升起,东方落下,那太阳系中只有一个太阳,它又怎么会既从东方升起又从西方升起呢!而月亮从东方升起,慢慢地滑落至西方天空,也是地球自转的结果。
漩涡现象就是地球自转造成的
其实,生活中还有很多地球自转带来的现象,如发射火箭、导弹等,本来是垂直发射,但火箭升空后总会向东偏移。北半球的河流总是右岸冲刷得严重,河流或水池中出现的漩涡,在北半球总是逆时针旋转,在南半球总是顺时针旋转。你向天空中扔出一颗石子,石子总会向右偏移。南北方向的铁轨总是东边比西边磨损的严重,东西走向的铁轨总是南边比北边磨损的严重等,都是地球自转带来的结果。
铁路的两条铁轨磨损得不一样
相比于自转,地球的公转在感觉上要更迟钝一些,只能靠观察太阳的高度变化和星星的位置来证明地球在公转。比如夏天太阳在我们头顶上,几乎是垂直地照射,而冬天的太阳却斜斜地挂在天边,几乎与地平线平行。
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