太陽從東方升起,西方落下,晝夜更替,四季繁榮,生生不息,這就是我們的世界,這就是我們的地球。地球的兩極還有極晝極夜,還有美麗的極光。似乎沒有什麼事情能打斷這些重複了上億年的規律,地球就是生命的搖籃。
但是這個搖籃卻并沒有大家想得那麼穩當,它的一切對于人類來說依舊太過神秘,直到現在,我們也無法真正地解釋日月交替的原理,隻知道它來自于地球的自轉。盡管我們能從第三視角看地球,但我們并不知道自轉從何而來,又将消失在何處,真到了那一天,我們又将面臨怎樣的未來?
地球的自轉人類自進化出智慧之後便在思考,為什麼我們的一天要經曆白晝和黑夜?當時的人類并不知道浩瀚的宇宙,于是想象地面是一個平面,天空是一個可以旋轉的罩子,白天是白罩子蓋着我們,裡面有太陽;晚上是黑罩子罩着我們,裡面有月亮和星星。
就這樣過了近一千年,十個多個世紀裡,地心說占據着初代學術的主流。哥白尼跨時代的《日心說》理論性地闡述了地球的自轉,經過幾代人的不斷努力,最終取代了主流的地心說,從正确的方向指引人們去探索自己生活的地球。
1957年,前蘇聯第一次将人造衛星送入太空,人類第一次能從另一個角度觀察地球。而後,科技讓我們看見了地球的原貌,是蔚藍色的星球,美麗而充滿了生機。
地球圍繞太陽進行公轉,與此同時它又在繞着自己的地軸轉動,而地軸并非與黃道平面垂直,地球是傾斜的,有傾角,因此會有明顯的四季,極地出現極晝與極夜。
根據計算,地球自轉的平均角速度為 4.167×10^-3度/秒,在地球赤道上的自轉線速度為465米/秒,自轉的周期約為24小時。
我們都知道,地球圍繞太陽公轉是因為太陽巨大的引力,可是地球為何自己還要轉動呢?關于地球的自轉,目前僅停留在假說的階段。最傳統的一種解說就是,地球的自轉與公轉是離不開的,太陽系的形成來自高速旋轉的星雲爆炸,爆炸後這些物資在原來角動量的作用下繼續轉動,加上初始太陽的引力,形成了早期的自轉。
在接下來的幾十億年時間裡,星體們不斷吸收周圍的殘餘星雲,價值自身内部的核聚變,體積越來越大,自轉的周期不停變化,有了今天的樣子。
根據天文學家的觀察,宇宙中存在大量自轉的星體,隻不過自轉的方向各不相同。
自轉的意義盡管地球的自轉成謎,我們目前還無法解釋,但我們不可否認,生命的起源有一部分是地球自轉的功勞。
地球的磁場來源于地球内部自由電子的旋轉,地質學家們發現地球的地核含有大量的鐵元素,它在内部進行着聚變反應,大量的自由電子在裡面活動,地球的自轉是得自由電子們運動,産生了磁場。磁場的産生造就了地球第一批次的大氣層,地球第一次可以抵擋太陽強烈的紫外線,為早期生命提供了庇護。同時自轉造成了晝夜交替,讓生命活動處在張弛有度的環節,加快了演化的效率。
同時自轉又讓早期大氣和早期海洋産生了流動,形成了遠古季風和洋流,讓地球上的物質實現了空間上的變化,讓生命演化不再是一個個孤島,它們作為橋梁讓生命之間出現了“溝通”,為後面的生物大爆發打下了基礎。直到今日,這些現象依舊在地球上演,使得地球上的面貌應有盡有,多樣的自然環境增添了生物多樣性。
自轉産生的磁場加快了人類的發展速度,中國四大發明中有一個叫做指南針的物品,利用地球來指明方向。後來指南針流傳到了其他地方,最終改變人類近代曆史的“大航海運動”在指南針的幫助下,轟轟烈烈地展開。人們還利用鴿子能夠識别地球磁場的特性,第一次克服了空間的距離,實現了最早的無線溝通。
可以說沒有自轉就沒有生命的今天,我們離不開地球,更離不開它的自轉。
變慢的自轉科幻片裡經常會有人類利用時光機器回到恐龍時代甚至更遠古的泥盆紀、寒武紀。這裡面有一個細節總是沒有演出來,那就是人類到了遠古且不說能否适應當時的大氣,生物鐘也根本受不了當時的時間。根據地質學家的推測,泥盆紀的時候,地球上的一年是400天,大約每一百年增加1到2毫秒,總結下來35000年慢1秒。按照這個速度,再過兩億年,我們的一天會變成約30個小時,一年300天。
那麼地球的自轉為什麼會變慢呢?是因為地球的直徑在變大嗎?與地球的直徑無關,主要原因是來自月球對地球的潮汐引力。
月球同樣擁有公轉和自轉,公轉是圍繞地球,周期為大約28天,自轉是圍繞月球的地軸,周期與公轉相同,這就造成了一個現象——潮汐鎖定。我們在地球上看月球,看到的幾乎都是同一半球面,因為公轉與自轉的周期相同,月球與地球形成的系統相對靜止。
地球朝向月球的一面受到強大的引力,受到這個力地球産生了潮漲潮落,因此這個力又叫引潮力。月球的公轉方向和自轉方向都是自東向西,與地球自西向東正好相反,這個引潮力消耗了地球的部分角動能,讓地球逐漸慢下來。而地球和月球組成的地月星系能量是守恒的,地球自轉的能量被消耗,與此同時,月球正在以一定的速度遠離地球。
不過不用擔心地球自轉變慢會影響地球的生态,地球46億年的事件裡,似乎還沒有哪個大滅絕是與自轉變慢有關的,它的速度太慢了,地球上的生物完全有時間去适應。
突然停止自轉可是宇宙總是會發生意想不到的事情,哈勃和開普勒兩個太空望遠鏡發現,宇宙中有些星體會出現自轉突然消失,或者自轉的方向發生改變。太陽系中的金星就與其他七個行星不同,它是自東向西的公轉方向,自轉方向卻是自東向西,天文學家猜測金星的自轉和公轉方向會周期性變化。那麼照這麼看,地球發生自轉突然停止,也不是沒有可能。那麼此時,會出現什麼情況呢?
首先,地球自轉停止了,但是大氣會因為慣性繼續轉動。大氣中有大量的氣體分子,運動的大氣與靜止的地球會發生劇烈的摩擦,這個摩擦産生的熱足以融化地球表面的大部分物體。等大氣靜止下來,地球表面已經被搓掉了一層皮,面目全非,不過人類如果當時能夠躲在地下一定深度,是可以躲過災難的。
可是苦難才開始,停止自轉的地球一個半球面始終朝向太陽,另一面半球面一直見不到太陽,南北極不存在了,出現了東西極,人類隻能盡可能超兩個球面的交界處靠攏,環境雖然變得惡劣,但是還沒到完全無法居住的地步,并且人類有科技,再熱的地方可以降溫,再冷的地方可以供暖。就像現在,赤道居住着人類,北極也有因紐特人,南極也有人類的科考站。
是的,上面的災難也許人類還能抗住,但接下來的災難便是人類扛不住的了。地球的自轉是磁場的來源,現在沒有自轉了,磁場也就蕩然無存,沒有了磁場,大氣便失去了束縛,它們會向着太空逃逸。
最先逃走的是氫氣、甲烷,這個時候地球的溫室效應會減弱,對人類來說是好事,可好不了多久就壞了。二氧化碳、氧氣、臭氧接着逃逸,地球直接沒有溫室效應,生物也不能呼吸,紫外線也沒有遮擋,任何一個放在人身上都是毀滅的災難。
紫外線除了會殺生物細胞外引起變異外,還會分解水,使之分解成氧氣和氫氣,沒有了磁場這些氣體也就逃逸到太空,長期下去,地球會失去自己所有的水,會變成火星一樣幹燥。唯一能拯救人類的辦法就是逃離地球。
人為變慢近些年,天文學家發現,地球自轉變慢的原因除了月球的引潮力,還有人類發射的衛星。衛星模拟的月球的潮汐鎖定,與地球的自轉速度保持一緻,利用地球的引力提供能量圍繞地球運轉。這樣做的目的一是為了節省能量,延長使用壽命;二是能夠讓衛星與地球的一面始終保持靜止,方便地面上進行監測。
然而隻要利用了地球的引力,就相當于與地球形成了衛星系統,成為了一個整體。衛星公轉使用的是地球的能量,而這份能量裡有地球自轉所需的,類似于衛星把地自轉的能量拿了一部分過去使用。
而衛星又沒辦法把這份力量歸還,随着人類發射的衛星越來越多,這個影響會越來越大,因為很多衛星被人類丢在了太空中,這些太空垃圾們隻能在地球引力下運動,地球就莫名多了許多消耗體。天文學家發現後警示了全體人類,現在已經不能用這種方式運行飛行器了。
結語地球的自轉的确在變慢,隻不過這個速度我們人類完全可以承受,我們怕的是地球突然停止自轉。然而根據宇宙的研究,這種情況的确有可能發生,什麼時候發生怎麼發生,目前天文學家們也無法确定。
直到這個時候人類才發現,自己的曆史比起宇宙,比起地球來說還是太短了。人類的進化曆史隻有200萬年,文明史就更短了,文字記錄史更是在地球曆史中如一毫秒的存在。正是因為這段時間裡經曆的事情不足以完善自己的預測,才會對未知的事情感到恐懼。
地球對于生物來說,真正的平安日子加起來不到一半,剩餘的時間幾乎都是處于各種災難裡,所以人類在這200多萬年裡沒有遇到大災大難是很正常的,但誰也說不準太平歲月過後會是什麼,就像恐龍做夢都想不到自己會被一顆隕石終結統治。我們需要探索的還有很多,就像地球的自轉,也許某一天人類真正了解了自轉,就會有對付自轉突然停止的辦法。
有話要說...