世上没有永动机,为什么地球能一直转下去,它的能量来自哪里?

如果通俗一点的解释,地球自转的能量来自于星云坍缩的引力势能,如果要追根究底,这个动力来自宇宙诞生的那一刻,未来地球也不会永远都转下,它在逐渐消耗自己的角动量,未来可能会越来越慢!

自转的角动量来自于引力势能

大家都这样解释,这并没有错,因为诞生太阳系的那一片“云彩”也诞生了地球,那片云彩为何会坍缩?这有两个可能,一个是可能受到了附近超新星爆发的冲击,或者局部质量超过了稳定质量的上限导致坍缩发生,天文学家比较倾向与前者,因为他们在太阳系古老的陨石上发现了超新星爆发才能留下的痕迹。

坍缩的星云为什么会旋转?这绝对是一个好问题,牛顿认为上帝推了它一把,当然这个解释不能令人信服,但我们知道,在坍缩过程中只有绝对理想的条件下才会直直落入质心,而现实往往不怎么理想,要不然怎么会发现那么多吸积盘呢?这表示当年诞生太阳系的星云也发生了和这些吸积盘一样的故事。

再往后就俗套了,扁平化了的吸积盘继续诞生中心的恒星,而在吸积盘面上的小吸积盘则诞生了行星,继承自这些旋转吸积盘的角动量,行星想不转都难。

追根究底,行星的角动量来自于宇宙诞生的那一刻

当然上文的解释并不能让大家都满意,有朋友会刨根到底,星云来自哪里?引力来自哪里?这都是鸡和蛋的问题,那么就交代下,引力和星云的来历。

相传宇宙诞生于一次大爆炸,当然天文学家也不是信口胡掐,从各方观测数据来看,无论是从哈勃常数的反馈,还是宇宙微波背景辐射,还有原初元素的丰度,目标都直指大爆炸,好吧,我们姑且信了天文学家的邪,毕竟暂时已经没有更好的理论了!

当大爆炸发生的第一个普朗克时间内,引力就诞生了,而到了10^-36S的时候引力子就退耦了,也就是说从此开始引力已经突破这锅大爆炸浓汤在空间中传播了。因此我们找到了引力的源头,随大爆炸而生。

到达10-6S时夸克和胶子结合形成了各种重子(包括质子和中子)

大约1S时,中微子退耦。

3分钟时,太初聚变诞生了氦元素、锂元素等原子核(当然肯定不会少了一个质子的氢元素原子核)

37.9万年时宇宙的温度下降到电子可以和原子核结合形成原子,元素真正诞生,光子也在这时脱耦得以在宇宙中自由欢快的奔跑。

从大爆炸各个时刻发生的“故事”来看,我们现在最擅长的手段光与电磁波的探测技术只能够着37.9万年光子脱耦的那一刻,也就是距离大爆炸还有4亿光年的位置,再往前,我们必须发展有效的中微子探测手段,可以到达大爆炸发生1S后的那一刻,如果用引力波,那也许可以直达大爆炸发生后10^-36S的那一刻,所以技术必须进步,否则就只能撞死在微波背景辐射上了。

从光子脱耦后,元素形成,未来为天体的诞生做好了准备,这就是诞生太阳系的星云来源,不过有一点要提醒下,太阳系星云并非原初星云,而是二次超新星爆发后的星云,这从重元素的丰度可以推测出来,但我们认为这个物质与引力都来自于最原始的大爆炸这一点并不会错。

地球正被逐渐耗尽角动量

听说月球是地球被忒亚撞击后的产物,早先地球自转速度很高,一天只有几个小时,各位会想象撞击减慢了速度吗?并不是,但撞击导致地球分裂,脱离部分形成的月球却称了地球的刹车。

月球围绕地球公转,两者引力会互相影响,月球对地球的引力引起了海洋的潮汐,地球的隆起等多种影响,而月球从地球自转减慢这个角度那个量守恒的上获得了能量,正在以每年3.8厘米的速度远离。

当然两者影响是相互的,地球对月球的影响则包括月球被地球潮汐锁定,即自转与公转周期一致!

另外一个影响地球自转的因素是地球自身,因为地球有一个液态内核,内外自转速度并不同步,这也是一个消耗地球角动量的去处,这道理很容易明白,比如一个生鸡蛋转动起来会比熟鸡蛋要更早停止,这就是液态内核的制动作用。

所以,地球得自转能量是有来源的,它也不会一直转下去,它会慢慢减速,因此它也不是永动机。未来的地球一天可能是25小时,甚至更久。