地球的自转速度为何越来越慢?过去的半个世纪你多拥有27秒时间
我们都知道,地球自诞生之日起就一直在自转,如今已经自转了46亿年时间,那么地球为什么会自转呢?
在大约46亿年前,在太阳系以及八大行星形成的过程中,就开始自转了。
任何一个恒星系统(当然也包括太阳系)在形成初期,都是由各种气体,尘埃等组成,而且质量分布非常不均匀,在引力的作用下,气体尘埃等物质会向内发生坍缩,当质量和引力足够大时会发生核聚变,一颗恒星就诞生了。
在向内坍缩的过程中会形成庞大的吸积盘,形成吸积盘的过程是不对称的(因为质量不均匀,引力也不均匀),就会发生旋转带有最原始的角动量,这些角动量就会一直保留直到今天,太阳地球等天体就会不停地旋转。
当然除了最终原始角动量的诠释之外,还有其他假说,比如说大碰撞学说。有科学家认为,在地球形成早期(原始地球),一颗火星大小的行星猛烈撞击地球,碰撞让地球失去了一部分,成为了月球。同时碰撞也让地球获取了额外的角动量。
地球自转的速度并不是一成不变的,比如说一亿多年前的恐龙时期,地球自转的速度就比现在要快很多。那么有哪些因素会影响地球自转的速度呢?
除了刚才所说的天体碰撞,还有其他自然因素。
首先就是潮汐作用,主要来自我们的月球。我们都知道,月球的一面总是朝向地球,这种现象就是“潮汐锁定”,来自潮汐力。
潮汐作用最直接的体现就是地球上大海的潮起潮落,在这个过程中,地球的形状会在圆形和椭圆形之间来回变换,产生的净力矩会拉拽我们的地球,地球的自转速度就会因此而变慢。
潮汐作用是相对的,并不只是月球对地球有潮汐作用,地球对月球也会潮汐作用。随着地球自转速度越来越慢,终有一天,地球也会出现一面永远朝向月球的情况。
这里有个问题,地球的自转速度变慢,意味着损失了一部分角动量,那么损失的角动量到哪里去呢?
简单讲,这部分角动量转移给了月球,准确地说到了月球的轨道,月球轨道的角动量升高了,表现出来就是月球的轨道升高了,意味着月球距离地球越来越远。
事实上也正是如此。科学家们发现,我们的月球远离地球的速度大约每年3厘米多。
除了外部因素外,地球自身某些结构的改变也会影响地球的自转速度,比如说海啸,地震等。
说到角动量,现实中一个非常直观的体现,那就是花样滑冰。看过花样滑冰的小伙伴应该都知道,运动员经常会在滑冰时做圆度旋转的动作,这个动作的一个物理学核心就是角动量守恒。运动员会用力先给自己一个角动量,也就是让自己快速自转,紧接着会把张开的双臂收起来,结果就是运动员的自转速度加快,这就是角动量守恒的直接体现。
地球和运动员旋转的原理是相同的,质量分布的变化会影响地球自转速度。比如说2011年的日本强烈地震就影响到了地球的自转速度,让地球自转速度加快了,不过变化非常微弱。
虽然不同的因素会造成地球自转速度变慢或者变快,但整体来看,地球自转速度是不断变慢的。因为潮汐力的作用是很大的,同时也是持续性的,而地球自身的活动,比如说地震海啸等只是偶尔发生,尤其是强烈的地震海啸。
根据科学家计算,每一百年时间,地球每天的时长大约会增加1.7毫秒,也就是每年0.6秒,别看0.6秒非常短,但亿万年之后,时间的变化就会很明显体现起来。
既然地球一天的时间越来越慢,怎么才能把增加的时间调整过来呢?
这并不是大问题。每隔几年,全球会统一修改地球上的时间,这就是“闰秒”。从上世纪70年代开始到今天,科学家为了调整地球时间,增加了27次闰秒,也就是说,过去的半个世纪里,地球自转速度慢了大约27秒左右!
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