|
人们曾经天真地认为,地球上的昼夜交替,是因为太阳在围绕着转动,后来人们才逐渐认识到,地球上存在白天和黑夜的原因,其实是因为地球一直在自转,每完成一次自转,地球上就过去了一天,除此之外,地球还在围绕着太阳公转,每完成一次公转,地球上就过去了一年。
后来,科学家通过实验测量出了引力常量,并根据万有引力定律计算出了地球的质量约为60万亿亿吨(5.965 x 10^24千克),再后来,科学家又通过“铀铅测年法”估算出,地球诞生于大约45.5亿年前。那么问题就来了:地球重达60万亿亿吨,它持续转动45.5亿年,动力来自哪里呢?
通常来讲,如果我们想要让一个物体持续转动,就必须一直给它提供动力,否则的话,它转不了多久就会停止。这就很容易让人认为,既然地球在持续转动,那就应该有某种机制一直在给地球提供动力。然而这种观点却是错误的,因为牛顿早已告诉我们,在没有外力的情况下,物体会一直保持其自身的运动状态。
在日常生活中,一个转动的物体多少都会受到阻力作用,比如说一个在地面上转动的陀螺,它与地面的摩擦就会形成阻力,与此同时,它周围的空气也会对其形成阻力,所以我们想要让这个陀螺一直转动,就需要为其持续提供动力来克服这些阻力。
但地球却是位于宇宙真空之中,它的转动受到的阻力可以说是微乎其微,因此地球一旦开始转动,就会持续很长很长的时间,别说是45.5亿年了,就算是100亿年,地球的转动也不会停止。那么地球最初的动力来自哪里呢?这就要从太阳系诞生开始讲起。根据科学界的主流理论,太阳系的“前身”是一片巨大的原始星云,我们可以将其称为“太阳星云”,在大约46亿年前,这片星云发生了引力坍缩,其中的物质开始逐渐向星云的引力中心汇聚。
在引力坍缩的过程中,每一个粒子的运动路径都是随机的,但从整体上来看,几乎所有的构成“太阳星云”的粒子都是一边围绕着星云的引力中心旋转,一边向星云的引力中心聚集,因为它们的角动量不可能刚好互相抵消,所以“太阳星云”在整体上就有了一个不为零的角动量,并因此而开始旋转。随着引力坍缩的持续,“太阳星云”的半径也在不断缩小,由于角动量守恒,“太阳星云”的半径不断缩小,其旋转的速度也就越来越快。
“太阳星云”的坍缩结果就是,星云中绝大多数物质都聚集在引力中心,并凝聚成了一个巨大的天体,在自身重力的作用下,这个天体会继续坍缩,其核心物质的温度和压强也会因此而不断攀升,当达到一定程度的时候,就启动了核聚变反应,并释放出大量的能量,于是太阳就诞生了。
太阳释放的能量阻止了星云中残留的物质继续接近,于是这些物质就只能围绕着太阳运行,进而形成了一个圆盘状结构,这也被称为“原行星盘”,而太阳系中的八大行星其实就是诞生在这里,其中当然也包括地球。在地球形成的过程中,“原行星盘”中的物质会不断地互相碰撞和吸积,最初会形成一些规模较小的“碎块”,然后这些“碎片”又会继续结合,并像滚雪球一样逐渐变大,最终形成了地球。
这些“碎片”的角速度的矢量和,就成为了地球自转的动量,它们的线速度的矢量和,则成为了地球围绕太阳公转的动量,而地球持续转动45.5亿年的动力,正是来自于此。顺便讲一下,这些“碎片”的角速度和线速度互相抵消的那一部分,其实是转化成了热能,这也是地球核心热量的重要来源。
我相信,在绝大多数人的认知中,行星绕着恒星公转,而恒星则保持现有的位置恒定不动。今天我要告诉你,这个认知是错误的,恒星也会进行公转运动!
在太阳系的八大行星中,地球由近到远处于第三的位置,地球自转一圈的时间大约为24小时,地球绕太阳公转一圈的时间大约为365天。离太阳越近,公转周期就会越短,像离太阳最近(大约距离太阳5970万千米)的水星,它围绕太阳公转一周的时间大约为88天。
而离太阳最远(大约距离45亿千米太阳)的海王星绕着太阳公转一周的时间大约为164年。宇宙中存在着无数类似太阳系的星系,数颗或者数十颗行星围绕着一颗恒星长年累月地运转着,虽然星系中心的恒星看似没有移动,但事实上,恒星会带着整个星系围绕着某颗质量巨大的天体进行公转运动!
我们的地球处于太阳系中,同时也处于更大的银河系中。银河系是一个棒旋星系,它的直径大约为10万光年,在银河系中有数千亿颗恒星,也就是说有数千亿个类似于太阳系的星系。银河系的中心,是一颗质量巨大的黑洞,这颗黑洞的质量大约为太阳质量的460万倍,科学界将其命名为人马座A*。
在万有引力的作用下,这数千亿个星系绕着人马座A*做着公转运动,我们的太阳系也不例外。离人马座A*较近的星系公转周期较短,离其较远的星系公转周期较长,太阳系离银心黑洞大约1.5万光年,它绕着人马座A*公转一周的时间大约为2.5亿年,这可以地球绕太阳公转一圈的时间长太多了。
科学家指出,在这漫长的2.5亿年间,太阳系会遇到许多意想不到的麻烦,由于位置的改变,太阳系可能会遭遇小行星的撞击,或者遇到一颗隐藏在黑暗中的黑洞,亦或是遭受到某颗类星体的攻击,这些对于我们地球来说,都是致命的灾难!在过去46亿年间,地球上共经历了至少五次生物大灭绝,其中大家最熟悉的就是6500万年前的恐龙灭绝事件,可以这样说,造成这些事件最主要的原因就是太阳系的公转运动。 |
|