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地球是永動機嗎?為什麼地球轉了45億年還不會停呢?

由 火星一號 發表于 動漫2021-07-16
簡介在空曠的太空中,地球的自轉和公轉運動沒有受到阻力的影響,地球的角動量不會被消耗掉,所以地球可以一直轉動數十億年而不停歇,並且在未來還會繼續轉動下去

第一種永動機是什麼

地球是永動機嗎?為什麼地球轉了45億年還不會停呢?

地球大約在45億年前形成,從形成那一天起,地球就開始自轉和公轉。直到現在,地球還在一直轉動。那麼,地球轉動的動力源是什麼呢?地球在未來會停止轉動嗎?地球是不是永動機呢?

要了解地球能夠不斷轉動的原因,需要追溯到地球乃至整個太陽系的起源。最初的太陽系沒有太陽,也沒有各大行星和衛星,只有一團飄蕩在宇宙空間中的塵埃和氣體雲。在太陽星雲附近,有顆大質量恆星發生了超新星爆發,它所釋放出的衝擊波引發星雲中心坍縮成太陽。

地球是永動機嗎?為什麼地球轉了45億年還不會停呢?

在太陽形成過程中,它的引力不斷吸收星雲,導致星雲越轉越快,並且變得越來越扁。最終,絕大部分的星雲聚集在一起形成了太陽。剩餘的星雲繼續環繞太陽旋轉,形成了原行星盤。在原行星盤中,塵埃和氣體之間不斷髮生碰撞,形成微行星,而它們又在引力的作用下聚集形成了包括地球在內的各大天體。

根據角動量守恆,原行星盤中的物質形成地球之後,地球會繼承原先的角動量,所以地球會自轉和公轉。除非在形成地球時,物質碰撞剛好完全抵消掉自轉角動量,地球才不會自轉。但這種情況幾乎不可能發生,因為只要一些擾動,地球的自轉角動量就不會為0。

地球是永動機嗎?為什麼地球轉了45億年還不會停呢?

正因為如此,宇宙中的天體都會有自轉。至於那些被潮汐鎖定的天體,例如,月球,並不意味著那些天體沒有自轉,只是它們的自轉和公轉達到同步而已。同樣地,地球也會公轉,不然早就掉進太陽中。

太陽系的各大天體形成之後,大部分的原始星雲都已經被消耗殆盡。在空曠的太空中,地球的自轉和公轉運動沒有受到阻力的影響,地球的角動量不會被消耗掉,所以地球可以一直轉動數十億年而不停歇,並且在未來還會繼續轉動下去。

不過,這並不意味著地球是永動機。熱力學第一和第二定律已經表明,永動機無法被製造出來。雖然地球一直在轉動,但地球並沒有對外做功,所以地球不是永動機。

地球是永動機嗎?為什麼地球轉了45億年還不會停呢?

另外,雖然太空中沒有阻力,但月球的潮汐力會讓地球的自轉速度變得越來越慢。目前,地球的自轉週期是45億年前的4倍。再過百億年的時間,地球的自轉週期會增加到目前的47倍。在那之後,地球被潮汐鎖定,它的自轉速度不再變慢。

只要未來太陽不摧毀地球,地球的轉動就不會停止。但根據廣義相對論,地球與太陽的相互作用會持續輻射出引力波。經過漫長的時間之後,地球的角動量會被逐漸消耗掉,導致地球最終撞上早已成為黑矮星的太陽。