為何我們感受不到地球自轉?地球自轉到底對我們的生活有什麼影響?

除了戰鬥機的時速每小時能達到 1600 公里以上,你知道地球的自轉速度竟然也高達 1670 公里嗎?地球轉得這麼快,為什麼我們毫無感覺?地球自轉不會對我們的生活造成影響嗎?地球自轉的動力又是來自哪裡呢?

為何我們感受不到地球自轉?地球自轉到底對我們的生活有什麼影響?

為何我們感受不到地球自轉

其實要理解這個問題我們要談到一個知識點,參照系。參照系是描述運動的觀察者所選擇的參照物。當我們說地球自轉速度是每小時 1670 公里時,這個速度是相對於地球上的一個點,比如地球中心或者北極點。

而我們平時所感受到的運動都是相對於地球表面的,因為我們自身也在地球上。在這個參照系下,我們和地球表面是同樣在旋轉的,所以並不會感覺到地球的自轉。簡單的說,就是地球在轉,我們也在跟著轉。

這就像我們坐在車上,如果車以恆定速度行駛,我們就不會感覺到運動,只有當車加速或減速時,我們才會感覺到慣性力。同理,如果地球突然停止或改變自轉速度,我們也會感受到強烈的慣性力,甚至被「甩出地球」。

這可不是開玩笑,汽車急剎車都遇到過吧,60 公里一腳剎車踩下去,你就能被安全帶勒得生疼,這可是才 60 公里。1600 公里轉速的地球來一腳急剎,先不說地球沒有安全帶,就算是有這安全帶,人體也受不了。這時候就不是「我在遙望,月亮之上」,而是「我在飛往,月亮之上」了。

不過地球自轉的速度雖然很快,但是相對於地球的大小來說,卻很小。地球的周長約為 4 萬公里,所以赤道處每小時轉動 1670 公里,相當於每秒轉動 0.46 公里,或者每毫秒轉動 0.46 公尺。這個角速度很小,只有每小時 15 度,或者每秒 0.0042 度。因此,我們很難察覺到地球自轉的角度變化。

既然察覺不到,那麼地球自轉還對我們的生活有影響嗎?

為何我們感受不到地球自轉?地球自轉到底對我們的生活有什麼影響?

地球自轉到底對我們的生活有什麼影響

雖然我們感覺不到地球的自轉,但它卻在悄悄地影響著我們的生活。從速度的感覺上,地球的自轉雖然好像沒什麼大不了的,但實際上,地球的自轉對我們的氣候和環境產生了巨大的影響。

每天太陽月亮換班,就是地球自轉導致了日夜的交替。如果地球突然停止自轉,地球上 99.9 的生命就迎來了滅頂之災。這一停,地球上的氣候變化和生態系統將在極短的時間內崩潰。

一半的地球將永遠處於陽光下,而另一半則永遠在黑暗中。一黑一白,導致極端的溫度變化,有太陽的那邊,終將化成荒漠;沒有太陽的那邊,就是冰雪的世界,比現在的南北極還冷。想在這種環境上生產,基本上是痴人說夢。

停轉之後,除了晝夜更替,季節變化也將一去不返。地球軌道的傾斜導致了四季的變化,但如果沒有自轉,季節的差異將變得極為極端。這對於農業和自然界的生物都將是災難性的,比沙漠和南北極還極端的環境,什麼作物也長不了。

地球自轉還影響了風向和水流的方向。地理學上說的科氏力(科里奧利力)就是由於地球自轉引起的,它影響著大氣和海洋中的運動。如果地球停止自轉,這些運動將失去平衡,風暴海嘯的發生,可能就是日常了。

除了自轉對環境的影響,自轉在不同程度上也深刻地影響著人類的生活和文化。這個自轉使得我們的世界充滿了多樣性和變化,從而塑造了我們的作息習慣、節日慶祝方式,甚至影響了曆法的制定。

比如中國的中秋節。中秋節是農曆八月十五,正是秋分之際。而地球自轉使得中秋節的月亮總是處於最圓最亮的位置,寓意團圓和豐收。人們在這一天常常會歡聚一堂,賞月、品茶、共度佳節,可以說中秋節就是地球自轉帶來文化差異的美好體現。

自轉對同是四大文明古國之一的古埃及,也有深刻的影響。古埃及有著太陽的崇拜,它的太陽神廟的建築都與太陽的軌跡和地球自轉有關。廟內的某些結構在特定時間接收太陽光,象徵太陽神的力量和地球的自轉週期。

在北歐地區,由於高緯度的緣故,地球自轉造成了獨特的極晝和極夜現象。在北極圈內,夏季期間有長時間的極晝,冬季則有漫長的極夜。這影響了當地居民的生活和文化,他們學會在不同的季節和時間中找到平衡,適應這種與地球自轉相關的極端環境。

從這些例子我們可以感受到,人類對地球自轉規律的深刻理解,並將其融入宗教和文化之中。

所以雖然我們察覺不到地球的自轉速度,但它卻在無形中影響著我們的生活。日夜更替、季節變化、風向偏轉等現象都是地球自轉的產物,展現了自然界錯綜複雜的秩序。這也就是地球自轉的微妙之處,也正是我們世界風景各不相同的原因。

了解完了地球的自轉,還有朋友好奇,地球自轉的能量來源究竟是什麼?地球能不能一直轉下去呢?讓我們接著往下看。

為何我們感受不到地球自轉?地球自轉到底對我們的生活有什麼影響?

地球自轉的能量來源究竟是什麼

1801 年,托馬斯·楊提出了能量守恆,永動機也被我們證偽。所以地球的自轉的能量並不是用之不竭的,那麼地球自轉的能量源究竟是什麼?其實這個問題還有真點複雜,地球自轉的能量來源是一個與宇宙、物理學和地球形成等眾多領域交織在一起,拆開慢慢說。

我們先從地球的形成談起。我們需要追溯到地球的形成過程。地球是在大約 46 億年前,由太陽系內的初始物質(什麼氫、氦、還有超新星爆發噴射出的重元素塵埃、團塊)在引力作用下聚集而成的。

在這個過程中,星際物質的引力勢能轉化為動能,同時由於物質分布的不均勻性、碰撞的隨機性、角動量的守恆等因素,星際物質在聚集的過程中,也會因為角動量守恆而加快自己的旋轉速度。這樣,地球在形成的時候,就帶有了一定的自轉速度,這就是地球自轉的初始能量來源。

再次我們要考慮地球內部的物質分布。地球內部形成了一個相對較重的地核和一個較輕的地殼。地殼板塊的運動,會導致地球的質量重新分配,從而改變地球的轉動慣量,使得地球的自轉速度逐漸減緩。

但是別擔心,地球自轉被放緩這個過程需要數以億計年的時間,但它也對地球的自轉速度產生了一定的影響。

除了地球自身的影響,還有地球與其他天體之間存在引力相互作用,尤其與月球之間。這種引力相互作用導致了地球表面和海洋的形變,產生了我們所說的潮汐力。潮汐力影響了地球的自轉速度,也帶來潮起潮落,這就是潮汐摩擦現象。

潮汐摩擦是地球自轉能量損失的主要原因之一。據估計,每年地球的自轉週期會增加約 20 微秒,而地月距離會增加約 3.8 公分。這也就是他們調侃,月球在逃離地球這句話的來源。

太陽對地球的潮汐摩擦也有類似的效果,但由於太陽的質量遠大於地球,地球對太陽的軌道能量的影響可以忽略不計,所以主要是地球的自轉能量轉化為太陽的軌道能量,導致地球的自轉速度減慢,而地日距離基本上不變。

所以,地球自轉的能量主要來自於形成時的初動能和引力勢能。由於地球內部的不均勻分布、與其他天體的相互作用以及潮汐力的影響,地球的自轉速度逐漸減緩。這個過程是一個持續演化的、趨向平衡的動力學系統,所以地球不是個無限動能的永動機,也終會有停轉的一天。

為何我們感受不到地球自轉?地球自轉到底對我們的生活有什麼影響?

結語

地球的自轉與我們同在一個旋轉參照系中,因此我們無法感受到自轉帶來的運動。儘管我們感覺不到地球的自轉,但它在悄悄地塑造著我們的生活和環境。

它在無形中塑造著我們的文化、氣候、環境和生活習慣。日夜更替、季節變化、風向偏轉等現象都是地球自轉的產物,展現了自然界錯綜複雜的秩序。

地球形成時的初動能、地球內部的物質分布、與其他天體的引力相互作用以及潮汐力的影響,地球的自轉能量得以維持。地球也並非是一個永動機,地球的自轉速度會逐漸減緩,是一個持續演化的動力學系統。

地球自轉的微妙之處,正是我們世界多彩風景的根本原因。這個古老而神秘的過程,既是科學的探索領域,也是人類文化和生活方式的重要組成部分。對於地球這顆藍色星球的奇妙,仍有許多未知的領域等待著人類的探索。

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