地球的昼夜交换是自转所带来的,还有潮汐也需要地球自转配合,大气环流、洋流等等,简单的说生命的诞生和地球自转是脱不开干系的,听上去是坏事?但其实地球自转对人类是在太重要了,不过科学家想要告诉各位的是,地球一开始就是自转的,而且转得还相当快,正如大家所猜测的那样,真是上帝推了它一把吗?
太阳系的诞生
200多年前的拉普拉斯和康德就提出了星云说来解释太阳系的成因,认为太阳系形成与一片分子云的坍缩,当然大量的物质在坍缩中聚集在了中心,形成了今天的太阳,其余在盘面上的物质则继续形成了行星,尽管当时还没有系统的理论支持这个星云说,但无疑是相当准确的。
随着后期恒星演化理论和后期系外行星的发现,再有就是毫米波射电望远镜观测到了太阳系临近星云中正在诞生的原始行星系,因此在星云说的框架上被大量精细化,当然我们了解地球的自转并不需要那么详细,下面简单说明下太阳系的诞生。
形成太阳系的星云是受到了临近超新星爆发的影响,形成了超密度区域(满足金斯不稳定性),证据是来自超新星爆发的短暂痛位数铁-60的痕迹,它只能在超新星中形成!坍缩发生后,星云物质在引力的作用下向中心坍缩,这里很关键,太阳系为什么会公转和自转就是这个原因。
为什么天体都会公转和自转?
天体在质量形成时空弯曲(引力)的空间中运动时,它的轨迹遵循的是沿着测地线运动,比如人造卫星和航天器返航或者木星捕获卫星,遵循的轨迹都是侧地线运动,但有很多人会有疑问,既然遵循测地线运动,为什么苏梅克-列韦九彗星就掉入木星了?其实这很正常,要不然太阳是怎么长大的?
因为很多物质的测地线轨迹末端就掉入中心的天体了,但有一小部分的物质的轨迹是绕着中心天体公转的,但随着中心质量的增加,这个轨迹是会改变的,所以各位应该庆幸,如果太阳的质量无限制增加的话,地球也是要掉入太阳的哦!
太阳和行星的形成
这个测地线运动带来的太阳形成时的吸积盘自转,带来两个效应,一个是太阳自转,另一个是行星公转,因为行星最终将在这个盘面上诞生,所以它的公转继承自吸积盘的自转!而它的形成过则是小型天体的碰撞加上吸积盘面上的涡流,最终也会走到和恒星吸积盘类似的机制,只是更多的是大量物质已经被恒星剥夺了,它们能形成更大的天体机会极其渺茫,而当恒星开始发光以后,更是会将大量物质都推离内行星轨道
所以水星、金星、地球和火星都是光秃秃的岩石质行星,而木星却占了太阳发光后物质被赶到此处的优势,开始大幅增加质量。但无论哪个天体,吸积过程中积累了角动量,也就是吸积盘角动量守恒,这些角动量如果在没有外力的作用下,它将一直保留下去。
所以上帝并没有来推一把,而是最初的引力和宇宙中的规律所然。
地球自转的减速
地球诞生早期转速是比较高的,因为从早期的贝壳化石生长线上可以得到证明,但地球为什么会减速?科学界一个自转减速的和月球诞生相关的理由。关于月球的诞生,大意说的是在和地球同轨道的黄道面上,同时诞生了一颗叫做忒亚的行星,但两颗行星无法永远呆在同一个轨道上,所以另一个地球的说法是不存在的,它们最终会因为公转速度的不同步而相撞。
撞击后的碎片形成了一个围绕地球的环,这有点类似行星刚诞生时的吸积盘,而这些位置在比较大块状的碎片为中心形成了一个新的天体,这就是今天的月球,但这个月球所在位置和地球之间距离是比较近的。这是造成后期地球自转减速的原因
引潮力抬升月球轨道,降低地球自转速度
这个可能不容易理解,但可以用示意图很直观来描述,大意是两个天体的引力会将对方拉长,天体成了有长轴和短轴的椭球体,那么长轴上施加力明显要比短轴力来得更容易些,这个效应就是造成月球被潮汐锁定,自转和公转同步的原因。
按月球对地球的减速机制是一样的,除此以外,地球还因为存在大气海洋,月球引力拖着这些流体,给地球又降速了一次,所以年长日久下,地球从早期的7-8个小时转自转一周,到现在24小时自转一圈,整整慢了15-6个小时,未来它将继续减慢。
生命的诞生和各种循环机制
生命需要稳定的环境,所以合适的昼夜交替非常关键,自转太慢是寒冷的长夜和酷热的白天,太快则根演化时间可能要明显增加,尽管地球的生命诞生是非常偶然的,但这些偶然却由更多的必然所导致,而地球自转合适的速度,是非常关键的一环。
上文刚说明了潮汐的形成主要是月球引力引起的,当然还有太阳,引力拖拽海水这是潮汐,也能和风以及盐度以及海水温度的不一样一起形成洋流运动。而大气环流主要是地球自转形成的信风和科里奥力形成的各种风带,还有大西洋上的飓风和太平洋上的台风!当然更关键的地球的磁场形成也和自转有关,这一切都是地球自转和太阳辐射以及内核的地质运动一起形成。地球上的大千世界,与地球自转密不可分。