地球自转——地球上的旋转木马
你喜欢玩游乐园的“旋转木马”吗?你是不是会忍不住希望木马永远转个不停?在现实中,木马不会永远转个不停,但另一个“大木马”却会。这个大木马就是地球,它承载着无数生灵,每时每刻都在自转。
“坐地日行八万里,巡天遥看一千河”,毛泽东在《七律·送瘟神》中吟出的这句诗就取材于地球自转。的确,从宇宙范围来看,就算我们坐在地上一动不动,一天下来也会“行走”八万里。
坐地日行八万里 巡天遥看一千河
我们都知道,地球自转与公转是它最重要的两种运行方式。如果你站在宇宙中从北极点上空俯瞰下去,你会发现地球正在缓慢而又匀速地逆时针旋转着。地球自转的平均角速度为7.292×10-5弧度/秒,在地球赤道上的自转线速度为465米/秒。
地球公转使地球上有了四季之分
地球自转使地球上有了昼夜之分
平时我们都认为地球的一天是24小时,其实不然。如果我们以距离地球非常遥远的一颗恒星为参照点,那么你就会发现地球上一天的时间长度为23时56分4秒——这才是地球自转的真正周期。我们把这个周期称为“恒星日”。
我们坐在旋转木马上,会觉得木马忽快忽慢,可是“坐”在地球上却没有这个感觉,这是因为在一般情况下,地球的自转是匀速的。不过这种匀速只是相对短时间而言,从一个长时间周期来看,地球的自转存在着三种不同的变化:(www.xing528.com)
第一种变化是长期减慢。地球的自转速度在慢慢变慢,当然这种减慢的幅度是非常微小的:一个世纪内,我们一天的时间大约要增长1~2毫秒,换句话说,地球在经过2000万年的累计后减慢了两个多小时。之所以会有这种变化发生,是因为潮汐摩擦。
第二种变化是周期性变化。据天文学家在上个世纪50年代观测发现,地球的自转速度在一年四季里也各不相同:春天地球自转会变慢,而秋天则会变快。此外还有半年周期的变化。地球自转的周年变化振幅约为20~25毫秒,这主要是由季风变化引起的。
最后一种变化是不规则变化。与前两种变化相比,地球自转的不规则变化原因我们还并不清楚,这就需要我们继续努力探索了。
地球自转不是自己努力的结果,而是一种被动的运动。我们知道,地球会以每小时十万多公里的速度绕日公转,在此途中,它往往会遇到太阳风的侧面推力,正是这种侧面推力驱动着地球不停自西向东旋转。
对于地球的自转过程,我们可以通过一个很有趣的小实验来证明:打一脸盆水,将之放在水平且没有振动干扰的地方。这时,你轻轻在水面上放一根在一端做过记号的木质细牙签,记住牙签的位置。十个小时以后,你就会发现一个奇怪的现象:牙签已经转动了一定角度。是牙签自己在转动吗?其实没有,牙签之所以会发生角度的变化,就是因为地球在自转。
地球自转速度的变化应该是有自己的规律的,可是近几十年来,这种自转的速度却越来越慢——这与我们人类的活动有很大的关系。特别是大量人造地球卫星的发射,更是依靠其强大的反作用力直接给地球自转“刹车”。为了地球的安全,人类应该发射不再借助地球自转的动量来维持飞行的卫星。
智利大地震对地球自转速度的影响
一次地震会给地球造成什么影响?美国地球物理学家理查德·格罗斯通过对2010年2月27日发生于智利的8.8级大地震造成的影响的评估,他得出了这样的结果:这次地震可能会使地球一天的时长缩短1.26微秒(1微秒等于百万分之一秒),而据意大利国家地质与地球物理协会观测,2011年袭击日本的9.0级地震令地球自转轴发生了25cm的位移。
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