星球為什麼都在自轉,人類能改變地球的自轉速度嗎?理論上可以

2022年12月01日12:14:18 科學 1133

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在宇宙誕生之初,物質的分布並不均勻,有些地方物質稀疏,有些地方物質密集,而太陽系所在的位置就是一片物質相對密集的區域。

當然,這個時候太陽系還並不存在,有的只是一片星雲物質。任何擁有質量的物體之間都具有相互的引力作用,在這股力量的作用之下,物質開始逐漸聚集。從各個方向聚攏而來的物質同時受到多個方向的引力作用,所以它們的運動軌跡並不是一條簡單的直線,而是具有緩慢的旋轉趨勢。

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在物質凝聚的過程中,星雲的體積逐漸縮小,轉動的速度卻越來越快。

為什麼會這樣呢?因為角動量守恆。做旋轉運動的物體擁有一個角動量,這個角動量與三個因素有關,即物體的質量、物體與轉軸的距離以及角速度。隨着物質的凝聚,星雲的體積變小了,所以物質與轉軸之間的距離就縮小了,但由於角動量是守恆的,距離的縮小就意味着質量或速度必須要相應增加,質量是不可能增加的,因此只能提升角速度了,所以這片星雲自然就越轉越快。

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隨着太陽的最終形成,物質與轉軸的距離大幅縮小,角速度也就獲得了相應的提升,如此,一顆高速自轉的恆星就誕生了。

一開始物質在引力作用下所產生的旋轉速度是十分緩慢的,但因角動量守恆的存在,最終在星體形成時便獲得了很高的轉速,太陽是如此,太陽系中的其它天體也是如此,其中自然也包括我們的地球。如果你想要親身體驗一把角動量守恆也非常容易,只需要一把轉椅和一個幫你轉動轉椅的朋友就可以了。

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首先,你要坐在轉椅上張開雙臂,為了讓實驗效果更加明顯,你可以兩手各持一個重物,比如裝滿水的大飲料瓶。

此時讓你的朋友幫你把椅子轉起來,這時如果你把雙臂收回來,就會發現轉椅轉動的速度陡然加快了,反之,如果突然把雙臂伸出去,轉速又會馬上降下來。這就是角動量守恆,距離減小則速度加快,距離增加則速度減慢,相似的例子還有芭蕾舞演員,起初她們平伸雙臂,旋轉的速度較慢,但當她們把雙臂伸向頭頂,轉速一下子就變快了,這也是角動量守恆。

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既然知道了地球是如何轉起來的,那麼我們是否也能夠改變地球自轉的速度呢?理論上是可以做到的。

在地球表面,距離轉軸最遠的區域就是赤道了,而距離轉軸最近的區域則是南北兩極,所以我們只需要將赤道附近的物質不斷運送到南北兩極,就可以提高地球的自轉速度,反之,如果將南北兩極的物質轉移到赤道則能夠減緩地球自轉的速度。當然,這種變化並不會十分明顯,因為地球主要的重量並不在地表,而在地球內部,如果我們能將大量的地球內部物質進行轉移,那就能夠明顯改變地球的自轉速度了。

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