一篇文章让你完全读懂「地球为什么会永远转动」
著者：黄媂
【№1：认知】
天圆地方：天空是圆的、大地是平坦的，这是古代人们对「地球」结构的认知。
当太阳下降到地平面之下，夜晚就降临了，当太阳上升到地平面之上，白昼就出现了。这是古代人们对昼夜的理念。
古代的人们还认为地球是处于静止状态的，是不会旋转的，因为太阳线在天幕上不停地转动而导致太阳会出现东边升起，西边沉落的现象。现代的人们都知道每经过24小时会体验一次白天和夜晚的变更，这是因为地球的自转所导致的。与此同时，地球不仅在自转，而且还会以椭圆形的轨道围绕着太阳公转，公转的结果就是给地球带来了季节的变化和夜昼的变更、使地球生命繁衍生息。
【№2：了解】
- 「地球的自转」：指的是地球围绕地轴旋转的运动。
在赤道上，地球自转的线速度为465米/秒，地球自转的平均角速度为15度/小时，仰望天空中任何的天体都是东边升起，西边落下的，这些都是地球自转带来的现象。
地轴所处的空间位置可以说得上是很稳定的，北端一直指向北极星附近的区域，从北天极的上空 俯视地球，自转的方向是从西向东逆时针旋转的，自转一圈的时间约为23小时56分4.09秒，这个时间也就是天文学上所说的「恒星日」，但是现在我们所说的一天是24小时，在天文学上称为「太阳日」。需要注意的是「恒星日」所选择的参考物是太阳这颗恒星，因为地球一边自转一边公转，所以3分56秒的时间差正是地球公转和自转重叠的结果。
「地球的自转」也是古人记录时间的重要依据，但是由于潮汐摩擦的原因，地球的自转速度会以100年2毫秒的速度减慢，潮汐摩擦还是造成月球每年以3-4厘米的速度离开的地球原因，地球的自转速度除了随着时间而减慢之外，还会出现“有时快，有时慢”的现象，目前科学界对这个奇异的现象无法作出科学的解释。
「地球的自转」给地球带来的好处就是：地球自转会造成白天和夜晚的变更、季节的变化，昼夜变更又会导致地球表面的温度变得适宜生命的生存。
- 「地球的公转」：指的是地球围绕太阳旋转的运动。
假如可以在宇宙深空俯视太阳系，那么看到的景象是地球以逆时针的方式围绕太阳公转，公转的轨道路线呈现为椭圆形，这就是「公转轨道」，太阳就位于椭圆形轨道里两个焦点其中之一的位置上。
比如每年的1月3号地球会运行到离太阳最近的区域，这个位置叫做「近日点」，每年的7月4号地球会运行到离太阳最远的区域，这个位置叫做「远日点」。地球公转的方向也是逆时针从西向东运动的，轨道的长度约为9.4亿千米，地球公转的平均角速度是1度/天，平均线速度是30千米/秒，地球运行到「近日点」时公转的速度是最快的， 运行到「远日点」时公转的速度是最慢的，绕日公转一圈花费的时间是365.25天。
- 「黄道平面」指的是地球公转轨道所处的平面。
- 「赤道平面」指的是地球自转的平面。
- 「黄赤交角」指的是「黄道平面」与「赤道平面」两个平面的交角。
地轴垂直于「黄道平面」与「赤道平面」的交角是66度33秒，「黄道平面」和「赤道平面」之间的「黄赤交角」是23度27秒。由此可知地球不是“挺直”球体围绕太阳公转的，那么又是什么原因导致地球可以拥有一个永动的机制呢？宇宙中的天体都存在旋转的现象，或者可以说旋转就是宇宙深空中的物质运动的基本方式，但是要科学地探研这些问题，首先要明确太阳系和地球是怎么样形成的，因为地球的公转和自转的运行方式与太阳系的形成有着密不可分的关系。
【№3：探研真相】
目前大多数的天文学家认为「太阳系」是通过原始星云积聚的方式形成的，「原始星云」也就是一些气体云，但是气体云的密度是非常稀薄的，凭内眼是根本无法看见的，由于受到某种扰动的影响，再加上万有引力的作用，使得气体云向中心收缩积聚，经过上亿年的漫长演变，随着中心区域的物质温度越来越高，密度也越来越大，最后中心区域达到了可以引发热核反应的程度，因此演化成了恒星·太阳。形成了太阳之后，周围的残余气体物质又慢慢地以旋转的方式积聚在一起，从而形成了一个盘旋气体层，经过碰撞、收缩积聚等一些复杂的过程，在气体层中渐渐积聚成固体的颗粒，经过上千万年甚至是上亿年的时间演化，微行星、原始行星就这么形成了，直至形成了一个完整的太阳系天体系统。
测量物体直线运动的快或慢，用物理学的代名词表达就是“速度”，但是物体旋转的状态又用什么代名词来衡量呢？
答：「角动量」——围绕定点旋转的物体的角动量=质量×速度×距离。
「角动量守恒定律」是物理学中非常重要的一条定律,它所表达的是：一个转动着的物体在不受到外力作用的影响情况下,那么这个物体的角动量就不会因为物体的形状发生改变而变化。
举例说明：
一个带翅膀的“玩具陀螺”,当它在旋转的时候突然把翅膀收缩回去，这个时候质心与定点的距离变小了,“玩具陀螺”的旋转速度就会加快,因为这样才能保证“玩具陀螺”的角动量不变。
「角动量守恒定律」在地球自转速度产生中起着主导性的作用，原始星云本来就携带着「角动量」,太阳系形成之后,原始星云的角动量不但不会消失而且是一直存在的,「角动量」只不过是随着星云系统演化过程中被分发到该星云的每个星体中去了，每个星体都在原始星云中分配到各自的「角动量」。由于「角动量守恒定律」行星在积聚收缩的时候旋转的速度也会变得越来越快。地球绕太阳的公转、地月系统的相互绕转以及地球的自转，以上这些把地球诞生至今所得到的「角动量」全部瓜分了。
【№4：真相大白】
相信很多人都会有这样一个想法，那就是地球的自转一直是以匀速的速度运动的,如果地球的自转速度不是匀速的，那么每一天的时长是会存在差异的。物理学家牛顿同样也是这样认为的,牛顿认为宇宙中的任何天体的运动都是非常有规律的，并且是井井有条按照各自的轨道运行，如果不是这样的话，那么宇宙必定是一个混乱的状态。
但是，根据目前的研究证实地球每时每刻都在发生着变化,这就说明地球是处于一个极其不稳定的状态中，地球的自转速度是在逐渐变慢的，其中最有说服力的就是“古生物钟”——通过对比保存有反应周期性生长变化的石纹化石，通过这些化石就可以推断出生物的年龄以及地球自转速度的变化，推断结果如下：
- 距今4.4亿年前的晚奥陶纪,地球围绕太阳公转一圈花费的时间约为412天、
- 距今4.2亿年前的中志留纪,地球围绕太阳公转一圈花费的时间约为400天、
- 距今3.7亿年前的中泥盆纪,地球围绕太阳公转一圈花费的时间约为398天、
- 距今1亿年前的晚石炭纪,地球围绕太阳公转一圈花费的时间约为385天、
- 距今6500万年前的白垩纪,地球围绕太阳公转一圈花费的时间376天、
- 目前地球围绕太阳公转一圈花费的时间365.25天。
造成地球自转速度变慢的主要原因是因为太阳和月球会同时对地球施加引力，使得地球发生“潮汐作用”，潮汐作用会导致地球面向和背向月球的海面发生涨潮的现象。
- 面向月球海面涨潮的原因：月球引力大于离心力。
- 背向月球海面涨潮的原因：离心力大于月球引力。
当地球海面发生潮汐现象的时候,海水与海底会相互摩擦,这个时候的海洋可以说得上是翻滚的状态，翻滚的海水就相当于汽车的制动装置，从而使得地球的自转速度被牵制了，翻滚的海水导致了地球自转减慢。
【№5：目前科学界对地球自转速率时而不同的奇异现象无法作出科学的解释】
现在的我们是处于一个高科技的时代,这就表明可以对时间进行更准确地测量了，记录的时间显示1年当中地球的自转速率会出现“时快”、“时慢”的周期性变化现象。在春季的时候，地球的自转速率是比较缓慢的,但是进入秋季以后，地球的自转速率会比春季时候的快。为此科学学家更是头痛不已，因为目前科学界对地球自转速率时而不同的奇异现象无法作出科学的解释。
本人见解：
周期性变化的原因是：当进入秋季的时候，地球上的一些大气和水分子会由于温度的影响导致凝固成冰，结冰的的时候“潮汐作用”造成的海水翻滚现象就减少了，从而没有减慢地球的自转速度，反而是比春季的时候快了。
除此之外,地球公转的速度也不是匀速运动的，地球公转的轨道是呈现椭圆形的,「远日点」与「近日点」相隔的距离大约是500万千米，当地球从西边的「远日点」向东边的「近日点」运行时，接近太阳的时候,地球受到太阳引力的作用就会加大,速度也就会变得快一点。相反地，从「近日点」运行到「远日点」的时候,地球受到太阳引力的作用就会减小,速度也就会减慢一些。
【№6：黄媂·结语】
综上所述，导致地球会有自转和公转的现象，要考虑的因素实在是太多了,当中的因素是非常复杂的，并不是简单的「远日点」、「近日点」、“潮汐作用”、「角动量」、「角动量守恒定律」就能够把这个问题解答出来的。因为地球不止是围绕太阳旋转的，太阳系其实也是围绕着银河系旋转的,事实上银河系也是围绕着中心黑洞旋转的。
地球、太阳系、银河系在宇宙中不断地旋转着，这种旋转的机制可能在宇宙诞生之时就已经存在了，地球旋转的速度时而加速、时而减速的现象，或许与太阳、月亮以及太阳系其他行星的引力存在着一定的关联性。
图解：太阳围绕银河系旋转的公转轨道
作品回顾
【黄媂】【科普新星培训营】95后女学员，今日头条青云计划精选文章获奖者。创作有关（天体生物学领域.太空生物学领域.科学.科技.科研.科普）的文章，欢迎点赞.评论.转发.关注互相学习。#我眼中的中国科学家#