人类居住的世界仅限于地球。地球作为太阳的恒星,总是在公转自转,这也是现在妇孺皆知的常识性问题。但是不知道你有没有想过?地球不停的公转和自转从哪里获得巨大的第一能量?这是天文学家一直想解决的难题,就连牛顿也需要研究半辈子。如果你想知道,让边肖为你揭示这个秘密:
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它是地球太阳系八大行星之一。按照距离太阳的远近顺序应该属于第三颗行星,距离太阳大约1.5亿公里。据天文科学家推算,地球的年龄约为46亿岁,经历了三个重要的演化阶段。地球形成之初,是由炽热的液态物质组成的岩浆球。随着时间的推移,地球表面的温度下降,固体核心开始形成。最后逐渐演化出坚硬的岩石外壳,外壳变成了土壤,最终形成了今天丰富多彩的人类家园。
地球作为太阳的“忠实守护者”,每时每刻都围绕着它旋转,地球的公转周期为365.24219天。因此,人类设定了“年”的历法概念。地球自身除了公转,自转周期为23: 56: 4,这是“日”这个概念的基本定义来源。正是因为地球的公转,四季分明,也正是因为地球的自转,我们才能看到昼夜的交替。不过,值得一提的是,关于地球公转理论,有一个悲伤的科学故事。
在中世纪西方教皇的观念中,上帝是万物的主宰,地球是宇宙的中心,太阳、月亮、星星都要围着地球转,这也是当时天文学界著名的“地心说”。然而,天文学家哥白尼却不这么认为。在此之前,他已经对天文恒星进行了观测和总结,并在40岁时出版了一本名为《天体运动论》的书。该书的核心主题是首次提出“日心说”,认为地球不是宇宙的主宰,而是围绕太阳运行的行星。
哥白尼的“日心说”羞辱了当时的教皇。为了维护“神”的崇高地位,教皇不惜打压天体运行论。1592年,意大利哲学家布鲁诺被捕入狱,最后作为“异教徒”在罗马的花卉广场被活活烧死。直到1992年,地球公转已经成为科学结论,教皇才正式为布鲁诺平反,承认这位伟大思想家的成就和贡献。
但从现代天文学的角度来看,哥白尼提出的“日心说”似乎很狭隘,因为在无限的宇宙中,太阳并不是核心天体,它也有自己的旋转天体——银河系。
近年来,天文科学家利用射电望远镜观测银河系中天体的运动。在研究过程中,他们惊讶地发现,太阳绕银河系中心旋转一周大约需要2亿至2.5亿年。根据运行时间定律,我们知道我们现在所在的银河系位置,正好是地球自转一周的位置。天文学家还指出,上一次太阳系位于这个区域,地球处于三叠纪时期,恐龙也是从这个时候开始逐渐诞生,成为地球的霸主。
从三叠纪到侏罗纪,持续了5500万年,然后到了白垩纪。直到大约6500万年前,恐龙在地球上彻底消失,成为永久的历史。著名的剑龙、禽龙、南方巨兽都是白垩纪早期的恐龙,当时地球在银河系的另一端。
但这时,一个问题产生了。既然地球的公转自转已经持续了上亿年,是什么样的神秘力量在保持它的运动呢?一直以来,历代学者都对这一问题进行了探讨,但众说纷纭,至今仍处于激烈争论的状态。
牛顿是著名的物理学家。他曾经开创了现代物理学的基础,定下了“牛顿力学三定律”,是当之无愧的伟人。然而,他在地球自转和公转的能量来源上徘徊了很久。甚至到了晚年,牛顿开始崇拜“上帝”的科学,直言地球自转是因为被“上帝”狠狠地踢了一脚。当然,这种说法难免有些自嘲的意味,对解开地球自转之谜一点帮助都没有。牛顿去世后一直是个遗憾。
按照今天的主流观点,地球的自转和公转完全是因为46亿年前的一次大型天体演化。天文科学家认为,数百亿年前,银河系只是一个巨大的原始气体星云,内部有氢和氦的微小粒子。在粒子间的引力作用下,气体本身开始运动,进而带动星云快速旋转。随着角度的增大,越来越快的粒子开始向中心收缩凝聚,最终形成太阳,附近其他高速旋转的粒子逐渐凝聚成各大行星,包括地球。
角动量在物理学中的定义是与物体对原点的位移和动量有关的物理量。换句话说,一旦一个小的气体粒子逐渐转变成一个大的固体(行星),它自己的角动量就会越来越大,根本无法阻止自己。
地球形成后,粒子的角动量并没有减弱,而是靠惯性不断运动。值得一提的是,粒子的运动也会因为摩擦力而减弱,但宇宙本身处于真空状态,摩擦力几乎为零,所以行星基本不会对宇宙做功,转动能量不会损失。在这里,我们还要提到一个角动量守恒定律。和上面的能量守恒定律一样,角动量也遵循守恒定律。一旦外界对它没有了“束缚”,地球就会不停地转,这是地球自转公转的最根本原因。
那么,有些读者可能会问,地球的角动量有多大?科学家计算的数值约为2.138×10的29次方焦耳。按照2013年全人类消耗的能量(5.7×10的20次方焦耳)对比,人类要用全部能量让地球停止转动,大概需要377,072,310年,这简直是难以想象的数据量。
但也有专家提出不同意见,认为地球自转的两种方式很可能与太阳发出的太阳风有关。根据科学,强大的太阳风确实对地球有驱动作用,但是否是地球自转的主要原因,还需要进一步的调查和探索。但是,边肖相信,随着现代科技的不断发展,人类对地球的探索一定会更加深入,届时更多未解之谜将被揭开。
文海润工作室主编文秀才写了这篇文章:特约历史作家:常山赵子冲。



