小時(shí)候,你看著夜晚的天空,月亮從山頭后若隱若現(xiàn),到了深夜月亮卻已經(jīng)跑到了頭頂。老師會(huì)告訴我們,“那是因?yàn)榈厍驘o(wú)時(shí)無(wú)刻不在轉(zhuǎn)動(dòng),晝夜交替、日升月沉也正是源自于地球自轉(zhuǎn)?!?/span>真的這么簡(jiǎn)單嗎?假如打破砂鍋問(wèn)到底,你可能會(huì)發(fā)現(xiàn)自己其實(shí)回答不出下面這兩組看起來(lái)非常簡(jiǎn)單的問(wèn)題。1. 地球?yàn)槭裁从凶赞D(zhuǎn)?其他星球也在自轉(zhuǎn)嗎?有沒有不自轉(zhuǎn)的星體?2. 假如自轉(zhuǎn)停止,地球?qū)?huì)怎樣?有沒有人能夠從這樣的滅世天劫中幸存下來(lái)?那這次,就讓我們堅(jiān)持打破砂鍋看看,地球自轉(zhuǎn)里面,到底藏了多少我們不了解的秘密?地球?yàn)槭裁磿?huì)不停自轉(zhuǎn)?
先說(shuō)結(jié)論,不自轉(zhuǎn)的天體僅在理論上有存在的可能,而實(shí)際中的天體都在進(jìn)行著某種形式的自轉(zhuǎn)。其原因主要有以下兩點(diǎn):第一,天體的誕生過(guò)程將不可避免地具有一定的初始角動(dòng)量;第二,角動(dòng)量為零的天體處于不穩(wěn)定狀態(tài),這種情形哪怕是瞬間出現(xiàn)也無(wú)法長(zhǎng)期維持。聽起來(lái)好像有點(diǎn)繞,不過(guò)沒關(guān)系,我們用大白話具體解釋上述兩個(gè)原因。星球的形成從形式上來(lái)看大致分為兩種情況,第一種是形成天體的物質(zhì)相互聚集,不斷發(fā)生碰撞摩擦,最終形成星球。好比是制作棉花糖,熔化后的糖絲從機(jī)器噴口噴出,逐漸纏繞形成一大坨。第二種是原本已經(jīng)存在的天體,因?yàn)槟承┰虬l(fā)生了爆炸,拋射出了某些物質(zhì),這些物質(zhì)又形成了天體。好比是拋向空中的飛盤被獵槍擊中,迸射出無(wú)數(shù)的小顆粒。太陽(yáng)系形成過(guò)程想象圖丨圖片來(lái)源:公有領(lǐng)域從這兩種形成方式來(lái)看,無(wú)論是哪一種,天體各部分的角動(dòng)量之和很難恰好為零。也就是說(shuō),天體會(huì)自然而然地“轉(zhuǎn)起來(lái)”(即天體在誕生時(shí)就具有一定的初始角動(dòng)量)。而且根據(jù)角動(dòng)量守恒定律,這種轉(zhuǎn)動(dòng)還停不下來(lái),也正是由于這個(gè)原因,天體從誕生過(guò)程開始的那一刻就已經(jīng)在自轉(zhuǎn)了。下面我們?cè)倏纯吹诙€(gè)原因。假設(shè)確實(shí)存在初始角動(dòng)量為零的天體,但這種“完美狀態(tài)”不可能長(zhǎng)時(shí)間保持。這是由于宇宙中處處存在著來(lái)自其它天體的引力,而且這些天體的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)又可能導(dǎo)致引力狀態(tài)的變化。好比是在驚濤駭浪中失去動(dòng)力的小船,即便剛開始時(shí)是靜止的,最后也免不了隨波逐流的命運(yùn)。太空探測(cè)器于2000年12月初拍攝到的愛神星完整自轉(zhuǎn)(周期約為5小時(shí)16分鐘) 丨圖片來(lái)源:NASA
綜合以上兩點(diǎn),宇宙中的天體,不轉(zhuǎn)是相對(duì)的,轉(zhuǎn)是絕對(duì)的,這也契合了馬克思主義哲學(xué)“相對(duì)靜止,絕對(duì)運(yùn)動(dòng)”的觀點(diǎn)。也有人提出疑問(wèn)——月球朝向人類的總是同一面,這豈不是說(shuō)明月球不會(huì)自轉(zhuǎn)?其實(shí),這是一個(gè)似是而非的謬誤。我們可以用自己的右手握拳當(dāng)作地球,左手的掌心當(dāng)做月球朝向地球的一面,當(dāng)你試著讓左手在繞右手運(yùn)動(dòng)的同時(shí)還一直保持手掌向著右拳,就會(huì)發(fā)現(xiàn)左手實(shí)際上必須不停轉(zhuǎn)動(dòng)。(實(shí)際上,月球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)恰好是同步的,這種現(xiàn)象稱為潮汐鎖定或者受俘自轉(zhuǎn)。)月球自轉(zhuǎn)的示意圖。注意左右兩側(cè)月球朝向的區(qū)別,左側(cè)月球始終自轉(zhuǎn),且僅有一面朝向地球。丨圖片來(lái)源:維基百科
假如停止自轉(zhuǎn),地球?qū)?huì)怎樣?
地球從誕生之初就在自轉(zhuǎn),在這數(shù)十億年中,地球的自轉(zhuǎn)周期一直在發(fā)生變化,但自轉(zhuǎn)這一狀態(tài)從來(lái)不曾改變。如果我們放飛自我,腦洞全開,設(shè)想地球忽然間停止自轉(zhuǎn),會(huì)產(chǎn)生怎樣的后果?我們知道,地球各地自轉(zhuǎn)的角速度相同,但線速度有所不同,赤道最大,兩極最小。赤道附近地球自轉(zhuǎn)的線速度大約為465米每秒,所以如果身處赤道,居家躺平一整日,也可以實(shí)現(xiàn)“坐地日行八萬(wàn)里”。即便是在北京這樣的中緯度地區(qū),自轉(zhuǎn)線速度也可以達(dá)到370米每秒。假設(shè)地球在0.1秒內(nèi)停下,一切沒有附著于地表的物體都將在慣性的作用下維持之前的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)飛出地球。而根據(jù)計(jì)算,此時(shí)北京附近附著在地表的物體將會(huì)受到相當(dāng)于370g(g代表重力加速度,9.8m/s2)的加速度作用,即使不粉身碎骨也早就肝腸寸斷了。當(dāng)然,高緯度地區(qū)受到的影響會(huì)相對(duì)較小,那么小到什么程度呢?假如緯度達(dá)到80度,地球停轉(zhuǎn)后人體一樣會(huì)向著自轉(zhuǎn)方向飛出,而且線速度仍然達(dá)到60米每秒,同樣毫無(wú)生還機(jī)會(huì)。不過(guò),假設(shè)地球并非在極短的瞬間停止自轉(zhuǎn),而是慢慢停下,情況會(huì)稍微好上一丟丟。比如,我們?cè)O(shè)定地球在1分鐘內(nèi)停轉(zhuǎn),此時(shí)位于北京的人在地球自轉(zhuǎn)方向上受到的加速度已經(jīng)不到1個(gè)g。雖然還是十分恐怖,但是假如有合適的緩沖,還是有希望撿回性命甚至毫發(fā)無(wú)傷的。很多人會(huì)說(shuō),既然地表不安全,那么地球停轉(zhuǎn)之前我乘飛機(jī)在天上等著就是了。想法當(dāng)然很好,但要知道地球表面的大氣層本來(lái)也是與地球自轉(zhuǎn)同步的,即擁有相同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的。一旦地球停轉(zhuǎn),大氣仍然會(huì)在慣性作用下向著自轉(zhuǎn)方向運(yùn)動(dòng),也就是說(shuō),你在北京上空也會(huì)面對(duì)時(shí)速接近1440米的超級(jí)風(fēng)暴。無(wú)論是什么樣的飛機(jī),恐怕都無(wú)法抵御這樣狂暴的氣流。那么海面上又會(huì)發(fā)生怎樣的現(xiàn)象呢?一旦地球停轉(zhuǎn),即便是緯度不算低的渤海都將掀起超音速巨浪。整個(gè)地球表面都將被前所未有的超級(jí)海嘯所席卷。不過(guò),更恐怖的還在后面。假如我們的設(shè)想再“嚴(yán)謹(jǐn)”一點(diǎn),把能量守恒的因素也考慮進(jìn)去。地球這樣的龐然大物在自轉(zhuǎn)時(shí),實(shí)際上蘊(yùn)含著巨大的動(dòng)能。假如地球停轉(zhuǎn),這些動(dòng)能必將轉(zhuǎn)換為內(nèi)能,也就是說(shuō)地球在停轉(zhuǎn)的同時(shí)會(huì)發(fā)熱。根據(jù)估算,地球停轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)化出的內(nèi)能,可以讓地球溫度升高數(shù)百度。而在動(dòng)能最大的地表,溫度上升可能會(huì)達(dá)到數(shù)千度。此時(shí)的地表毫無(wú)疑問(wèn)將是一派煉獄的景象,甚至整個(gè)地球都可能熔化為液態(tài)。總之,假如今晚地球真的停止轉(zhuǎn)動(dòng),無(wú)論身在何處,所有人都會(huì)在瞬間粉身碎骨,而地球本身也將從宇宙中消失。不過(guò)即便地球自轉(zhuǎn)的周期會(huì)有變動(dòng),自轉(zhuǎn)本身仍將永恒存在,地球停轉(zhuǎn)也僅僅是思想游戲罷了。