來源:hao123百家號(hào) 時(shí)間:2022-03-17 21:38:12
綜述
生命在于運(yùn)動(dòng),這句話并無道理,萬事萬物都處在不斷的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)之中,世界上連絕對(duì)的靜止都沒有,即便是心臟停止跳動(dòng)了,組成你生命的原子都還在不斷的運(yùn)動(dòng)之中。
宇宙也同樣是如此,承載著我們的地球正在以三十公里每秒的速度繞著太陽進(jìn)行著公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),同時(shí)它自己還在不斷的自轉(zhuǎn)。
在這樣的“減肥”運(yùn)動(dòng)下,甚至還有學(xué)者提出地球“瘦”了的觀點(diǎn)。
然而在物理學(xué)中一個(gè)非常基礎(chǔ)的概念里提到,能量并不會(huì)平白產(chǎn)生最后無故消失,它們遵循著一個(gè)名叫能量守恒的法則,可是這些天體的運(yùn)動(dòng)似乎無休無止,但是有從來沒有見他們需要能量補(bǔ)給,就像是個(gè)永動(dòng)機(jī)一樣,它們的能量又是從那里的來的呢?
能量
能量,是只要生存就需要考慮的一件事情,生物的各種生命活動(dòng)都需要能量來維持,自然界中的植物依賴陽光來分解得到能量,動(dòng)物通過捕食,從食物身上獲得自己所需要的能量。
如果沒有能量的加持,可能連最基本的生命運(yùn)動(dòng)都進(jìn)行不下去,人類也是如此。
這是能量只最直觀的體現(xiàn),但不僅是生物體上,一些無機(jī)體內(nèi)也有不同形式的能量,比如處在高處的物體擁有著勢(shì)能,火焰散發(fā)著熱能,有些能量并不能直接被人類所利用,所以需要一定形式的轉(zhuǎn)化,人類開采地球上的大多數(shù)化石資源,本質(zhì)上也是為了從它們身上獲取能量,發(fā)揮在別的領(lǐng)域上。
這種能量的概念覆蓋范圍很廣,不論是量子力學(xué)、相對(duì)論還是宇宙,它都是一個(gè)逃不掉的話題。
能量守恒
宇宙中的能量總是恒定的,在一個(gè)封閉的環(huán)境中,能量的總量并不會(huì)發(fā)生變化,所以科學(xué)家們總是致力研究著一種永動(dòng)機(jī)的物體。
但是在地球這樣開放的環(huán)境中,能量的轉(zhuǎn)化效率永遠(yuǎn)達(dá)不到百分之百,部分能量總會(huì)以一些不必要的形式悄悄溜走,這樣一來,體系內(nèi)的能量如果沒有補(bǔ)給便會(huì)慢慢枯竭,人類就需要不斷尋找資源,注入能量,所以永動(dòng)機(jī)不可能實(shí)現(xiàn)。
那么天體為什么卻能不依靠外界能量的輸入,維持著運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)呢?
這里,我們跟亞里士多德犯了同樣一個(gè)錯(cuò)誤,并不是保持運(yùn)動(dòng)就一定需要力的作用。真空理想環(huán)境下,物體在處于平衡時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)兩種狀態(tài),其一是靜止,其二是勻速直線運(yùn)動(dòng)。也即是說,在沒有外力的情況下,物體擁有著保持自己運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的能力。
但是地球并不是理想環(huán)境,靜止的物體可以保持靜止,但是運(yùn)動(dòng)的物體卻會(huì)因?yàn)槭艿侥Σ亮Φ淖饔茫瑢⒁徊糠謩?dòng)能轉(zhuǎn)化成熱能消耗出去,直至動(dòng)能為零,最后達(dá)到停止的狀態(tài)。
而宇宙基本屬于真空的環(huán)境,所以想要保持原有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)并非不可能的事情。不過這并不是行星保持運(yùn)轉(zhuǎn)的秘密,我們接著往下看。
行星自轉(zhuǎn)的契機(jī)
時(shí)光倒回到46億年前,那時(shí)候太陽系才剛剛從一團(tuán)星云的爆炸中形成。由于各大形體的形態(tài)還十分稚嫩,并不穩(wěn)定,其引力場(chǎng)也十分混亂,另外爆炸殘余的能量讓許多碎片在這些凌亂的空間中亂竄,形成撞擊。
而正是這些撞擊給那些還沒有自轉(zhuǎn)能力的星體提供了角動(dòng)力,等到能量蓄滿時(shí),星體才開始自轉(zhuǎn)。
地球也是這樣被激活的,自此之后就工作了49億年,從沒有停下過,期間也從沒有任何能量補(bǔ)給,就好像永動(dòng)機(jī)一樣,給了初始力之后,就能不停的工作。
這種現(xiàn)象仿佛是給了很多物理學(xué)家一種希望,畢竟現(xiàn)成的永動(dòng)機(jī)就在咱們的眼前,可是事實(shí)并非如此,地球的自轉(zhuǎn)并沒有我們想象的那么簡(jiǎn)單。
首先,地球自轉(zhuǎn)的速度已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化,它被激活的時(shí)候,自轉(zhuǎn)周期達(dá)到了六個(gè)小時(shí),比現(xiàn)在快了四倍左右,到了現(xiàn)在為止,人類發(fā)現(xiàn)地球自轉(zhuǎn)周期每隔3.5萬年大概就會(huì)增加一秒,也就是說它的速度正在不斷變慢。
為什么會(huì)發(fā)生這樣的情況呢?別忘了,地球在向別的星體作用萬有引力的時(shí)候,自己也會(huì)受到別的星球的影響。例如地月之間有一種潮汐鎖定,月球公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)周期完全一致,所以它永遠(yuǎn)拿著一面朝向地球,這種現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致摩擦的產(chǎn)生,影響自轉(zhuǎn)速度。
除了月球的摩擦,別忘了,人類近幾年還在不斷的發(fā)射衛(wèi)星,這些繞地衛(wèi)星的運(yùn)行高度仍然存在一層薄薄的大氣層,二者發(fā)生摩擦也會(huì)影響周期的變化。
另外,我們還會(huì)發(fā)現(xiàn)地球在公轉(zhuǎn)的過程之中,地球也會(huì)受到季節(jié)的不同影響自轉(zhuǎn)的速度,究其原因大概是洋流的作用。
結(jié)語
世界上根本不存在永恒的東西,宇宙天體也是一樣,在我們看來太陽東升西落的不變定律,當(dāng)太陽的核聚變結(jié)束的時(shí)候,也會(huì)停止。這些所有的運(yùn)動(dòng)都是有終點(diǎn)的,只不過是它們的壽命太長(zhǎng),讓我們產(chǎn)生了這樣的錯(cuò)覺。
如果有一天地球的角動(dòng)力耗盡,停止自傳,之后帶來的巨大災(zāi)難才是我們應(yīng)該關(guān)注的。就像是突然踩了急剎車一樣,坐在地球上的乘客因?yàn)閼T性的作用控制不住自己的身體,以飛快地繼續(xù)滑動(dòng),此時(shí)的場(chǎng)面難以控制。
還有地球的海洋也會(huì)產(chǎn)生劇烈的晃動(dòng),引發(fā)海嘯等自然災(zāi)害,到時(shí)候地球可就真的成為人間煉獄了。
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