地球自转的速度有多快 自转的原理是什么?
2022-08-11 15:38:50 来源:经济头条
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地球绕自转轴自西向东的转动。地球自转是地球的一种重要运动形式,自转的平均角速度为 7.292×10^(-5)弧度/秒,在地球赤道上的自转线速度为 466 米/秒。
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20世纪50年代从天文测时的分析发现,地球自转速度有季节性的周期变化,春天变慢,秋天变快,此外还有半年周期的变化。周年变化的振幅约为20~25毫秒,主要是由风的季节性变化引起的。
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地球的运动是在变化着,而且极不稳定。根据“古生物钟”的研究发现,地球和自转速度在逐年变慢.如在4.4亿年的晚奥陶纪,地球公转一周要412天;到4.2亿年前的中志留纪,每年只有400天;到了亿年前的晚石炭纪,每年约为385天;6500万年前的白垩纪,每年约为376天;而现在一年只有365.25天.据天体物理学的计算,证明了地球自转速度正在变慢.科学家将此现象解释为是由于月球和太阳对地球的潮汐作用引起的3.7亿年前的中泥盆纪,一年为398天.
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科学家经过长期观测认为,引起这种周期性变化的原因是与地球上的大气和冰的季节性变化有关.此外,地球内部物质的运动,如重元素下沉,向地心集中,轻元素上浮、岩浆喷发等,都会影响地球的自转速度。除了地球的自转外,地球的公转也不是匀速运动.这是因为地球公转的轨道是一椭圆,最远点与最近点相差约500万千米.当地球从远日点向近日点运动时,离太阳越近,受太阳引力的作用越强,速度越快.由近日点到远日点时则相反,运行速度减慢.
原理
我们知道,要测量一个直线运动的物体运动快慢,可以用速度来表示,那么物体的旋转状况又用什么来衡量呢?一种办法就是用"角动量"。对于一个绕定点转动的物体而言,它的角动量等于质量乘以速度,再乘以该物体与定点的距离。物理学上有一条很重要的角动量守恒定律,它是说,一个转动物体。如果不受外力矩作用,它的角动量就不会因物体形状的变化而变化。例如一个芭蕾舞演员,当他在旋转过程中突然把手臂收起来的时候(质心与定点的距离变小),他的旋转速度就会加快,因为只有这样才能保证角动量不变。这一定律在地球自转速度的产生中起着重要作用。
形成太阳系的原始星云原来就带有角动量,在形成太阳和行星系统之后,它的角动量不会损失,但必然发生重新分布,各个星体在漫长的积聚物质的过程中分别从原始星云中得到了一定的角动量。由于角动量守恒,各行星在收缩过程中转速也将越来越快。地球也不例外,它所获得的角动量主要分配在地球绕太阳的公转,地月系统的相互绕转和地球的自转中,这就是地球自转的由来,但要真正分析地球和其他各大行星的公转运动和自转运动还需要科学家们做大量的研究工作。
这就是说,在地球的形成过程中,运动--尤其指旋转,自始至终伴随着地球的形成过程而不是地球形成之后再在某种原因下开始自转或公转的。
太阳系的几乎所有天体包括小行星都自转,而且是按照右手定则的规律自转,所有或者说绝大多数天体的公转也都是右手定则。为什么呢?太阳系的前身是一团密云,受某种力量驱使,使它彼此相吸,这个吸积过程,使密度稀的逐渐变大,这就加速吸积过程。原始太阳星云中的质点最初处在混沌状,横冲直闯,逐渐把无序状态变成有序状态,一方面,向心吸积聚变为太阳,另外,就使得这团气体逐渐向扁平状发展,发展的过程中,势能变成动能,最终整个转起来了。开始转时,有这么转的,有那么转的,在某一个方向占上风之后,都变成了一个方向,这个方向就是现在发现的右手定则,也许有其他太阳系是左手定则,但在我们这个太阳系是右手定则。地球自转的能量来源就是由物质势能最后变成动能所致,最终是地球一方面公转,一方面自转。