豪雅镜片价格表:百科知识——地球自转

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地球自转

科技名词定义

中文名称:
地球自转
英文名称:
earth rotation
定义:
地球绕着地轴自西向东转动。
所属学科:
地理学(一级学科) ;地理学总论(二级学科)
本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布

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地球自转方向示意图地球自转:地球绕自转轴自西向东的转动。地球自转是地球的一种重要运动形式,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。一般而言,地球的自转是均匀的。但精密的天文观测表明,地球自转存在着3种不同的变化。地球自转一周耗时23小时56分,约每隔10年自转周期会增加或者减少千分之三至千分之四秒。

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简介
背景资料
自转周期
速度变化
自转意义
本体运动
空间运动
证明地球自转
  1. 牙签法
  2. 炮弹法
  3. 重力加速度法
  4. 深井测量法
  5. 傅科摆
  • 规律性
  • 自转速度
  • 自转原因
  • 自转时间
  • 对地球本体的运动
  • 自转之谜
  • 证明过程
  • 智利地震震歪地轴


  

[编辑本段]简介

  “地球自转”,只是在描述地球自身绕日运行的姿态,它相对于太  

阳的位置而言,每24小时旋转一周;相对于恒星的位置而言,每23小时56分旋转一周,这是现行时间标量的依据,是太阳日和恒星日日长的由来,也是地球出现朝、昼、暮、夜的原因 。“地球自转”这一概念揭示的是“地球在自转”这一自然现象。地球自转:地球绕自转轴自西向东的转动。地球自转是地球的一种重要运动形式,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。一般而言,地球的自转是均匀的。但精密的天文观测表明,地球自转存在着3种不同的变化。地球自转一周耗时23小时56分,约每隔10年自转周期会增加或者减少千分之三至千分之四秒。 其实,古希腊的费罗劳斯、海西塔斯等人早已提出过地球自转的猜想,中国战国时代《尸子》一书中就已有“天左舒,地右辟”的论述,而对这一自然现象的证实和它被人们所接受,则是在1543年哥白 尼日心说提出之后。  然而,地球为什么会自转?自转的原因是什么?自转的动力从哪里获得?为什么选择现在的方向、姿态、速度自转?这些都是现代科学至今没有解决的问题。它不是要求去重复说明“地球在自转”这种已被证实的自然现象,而是要求弄清地球自转现象背后的原因,要求弄 清地球自转的动力来源及其制约因素。  “地球自己转”已经是在说明地球自转的原因,它要肯定的是:地球自转的动力在于“自己”,在于地球内部而不是外部,在于自身具有的内力而不是外力。否定“地球自己转”并不是否定“地球在自转”这一现象,而是否定地球内部有推动自己旋转的动力,如同水磨旋 转的动力并不在于磨体内部一样。故“地球在自转”不等于“地球自己转”,它们是两个不同的概念,若把两者等同起来,便是一种“误等”。  所有的行星都会自转的。

[编辑本段]背景资料

  地球绕自转轴自西向东的转动,从北极点上空看呈逆时针旋转,从南极点上空看呈顺时针旋转。地球自转是地球的一种重要运动形式,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,除两极外,地球上任意一点的角速度都为15°/时。一般而言,地球的自转是均匀的。但精密的天文观测表明,地球自转存在着3种不同的变化。

[编辑本段]自转周期

  地球自转一周的时间是1日,如果以距离地球遥远的同一恒星为参照点,则一日时间的长度为23时56分4秒,叫做恒星日,这是地球自转的真正周期。如果以太阳为参照点,则一日的时间长度为24小时,叫做太阳日,这是我们通常使用的地球自转周期。

[编辑本段]速度变化

  20世纪初以后,天文学的一项重要发现是,确认地球自转速度是不均匀的。人们已经发现的地球自转速度有以下3种变化:① 长期减慢。这种变化使日的长度在一个世纪内大约增长1~2毫秒,使以地球自转周期为基准所计量的时间,2000万年来累计慢了2个多小时。引起地球自转长期减慢的原因主要是潮汐摩擦。科学家发现在三亿七千万年以前的泥盆纪中期地球上大约一年400天左右。②周期性变化。20世纪50年代从天文测时的分析发现,地球自转速度有季节性的周期变化,春天变慢,秋天变快,此外还有半年周期的变化。周年变化的振幅约为20~25毫秒,主要是由风的季节性变化引起的。③不规则变化。地球自转还存在着时快时慢的不规则变化。其原因尚待进一步分析研究。  近数十年来,地球自转减慢还与人类的活动有很大的关系,特别是人造地球卫星的发射,其反作用力让地球自转直接变慢,根据动量守恒的原理,这种因素应该是目前造成地球自转变慢的最主要原因了。所以人类为了地球的安全,发射的卫星不应该再借助地球自转的动量。

[编辑本段]自转意义

  1、南、北半球发生昼夜交替

2.不同地方的时间差异  1)经度不同,地方时不同,经度相差15度,时间相差1小时。  2)全球被划分为24个时区。  3)各时区区时采用本时区中央经线(时区数乘以15度)的地方时。  4)时差:相差1经度,时差4分钟。  5)日界线:国际日期变更线,180度经线。  6)北京时间:东八区区时(120度E的地方时)。  3、物体偏向  4,日月星辰的东升西落

[编辑本段]本体运动

  地球自转轴在地球本体上的位置是经常在变动的,这种变动称为地极移动,简称极移。1765年L.欧拉证明,如果没有外力的作用,刚体地球的自转轴将围绕形状轴作自由摆动 , 周期为 305 恒星日 。1888年人们才从纬度变化的观测中证实了极移的存在。1891年美国的S.C.张德勒进一步指出,极移包括两种主要周期成分:一种是周期约14个月的自由摆动,又称张德勒摆动;另一种是周期为12个月的受迫摆动。  实际观测到的张德勒摆动就是欧拉所预言的自由摆动。但因地球不是一个绝对刚体,所以张德勒摆动的周期比欧拉所预言的周期约长40%。张德勒摆动的振幅大约在0.06″~0.25″之间缓慢变化 ,其周期的变化范围约为410~440天。极移的另一种主要成分是周年受迫摆动,其振幅约为0.09″,相对来说比较稳定,主要由于大气和两极冰雪的季节性变化所引起。  将极移中的周期成分除去以后,可以得到长期极移。长期极移的平均速度约为0.003″/年,方向大致在西经70°左右。

[编辑本段]空间运动

  地球的极半径约比赤道半径短1/300,同时地球自转的赤道面、地球绕太阳公转的黄道面和月球绕地球公转的白道面, 这三者并不在 一个平面内。由于这些因素,在月球、太阳和行星的引力作用下,使地球自转轴在空间产生了复杂的运动。这种运动通常称为岁差和章动。岁差运动表现为地球自转轴围绕黄道轴旋转,在空间描绘出一个圆锥面,绕行一周约需 2.6万年。章动是叠加在岁差运动上的许多复杂的周期运动. 地轴一直指向北极星,永不改变,在太阳轨道上,运动时间相等时,地球与太阳呈的弧形面积相等。  

[编辑本段]证明地球自转

牙签法

  先用一只脸盆装满水,放在水平且不易振动的地方,待水静止后,轻轻放下一根木质细牙签,并在牙签的一端做一个记号,记住牙签的位置,过几个小时后(最好在10个小时以上),再去看时你就会发现,牙签已经转动了一定角度,看起来好像是牙签在转动,其实它并没有转动,而是地球在转动.在北半球,牙签作顺时针转动,因为地球自转在北半球看起来是逆时针方向的.南半球则与北半球相反.

炮弹法

  地球时刻不停地自转,地面上水平运动的物体,必然相对地发生持续的右偏(北半球)或左偏(南半球).根据这种现象,人们分析射出的炮弹运动的方向,就能证明地球在自转.

重力加速度法

  地球在时刻不停地自转,由于惯性离心力的作用,地面的重力加

速度必然是赤道最小,两极最大;地球不可能是正球体,而必然是赤道略鼓,两极略扁的旋转椭球体.重力测量和弧度测量的结果,证实了这些观点的正确性,也就从一个侧面证实了地球的自转.

深井测量法

  地球时刻不停自转,由于自转速度随高度而增加,物体自高处下落的过程中,必然具有较高的向东的自转速度,而必然坠落在偏东的地点.为了证实这一点,有人曾在很深的矿井中进行试验.试验结果是:自井口中心下落的物体,总在一定的深度同矿井东壁相撞,从另一个侧面证实了地球的自转运动.

傅科摆

  证实地球自转的仪器,是法国物理学家傅科于1851年发明的。地球自西向东绕着它的自转轴自转,同时在围绕太阳公转。观察地球的自转效应并不难。用未经扭曲过的尼龙钓鱼线,悬挂摆锤,在摆锤底部装有指针。摆长从3米至30米皆可。当摆静止时,在它下面的地面上,固定一张白卡片纸,上面画一条参考线。把摆锤沿参考线的方向拉开,然后让它往返摆动。几小时后,摆动平面就偏离了原来画的参考线.这是在摆锤下面的地面随着地球旋转产生的现象。  由于地球的自转,摆动平面的旋转方向,在北半球是顺时针的,在南半球是反时针的。摆的旋转周期,在两极是24小时,在赤道上傅科摆不旋转。在纬度40°的地方,每小时旋转10°弱,即在37小时内旋转一周。  显然摆线越长,摆锤越重,实验效果越好。因为摆线长,摆幅就大。周期也长,即便摆动不多几次(来回摆动一二次)也可以察觉到摆动平面的旋转、摆锤越重,摆动的能量越大,越能维持较长时间的自由摆动。图中拍照的是悬挂在北京天文馆球形展览大厅天花板上的傅科摆摆锤部分。

[编辑本段]规律性

  极移:  地轴在地面上的运动,叫做极移。  极移的原因主要有两种,一种是地轴对于惯性轴偏离的结果,周期大约为14个月。另一种是大气季节性运行导致,其周期为一年。还有其他一些次要的原因,极移的振幅一般不超过15米。  极移的结果使地球上的纬度和经度发生变化。  进动:天极在天球上的位置的变化称为进动。  规律性:地轴的进动是一种圆锥形的运动,其规律性如下:  圆锥轴线垂直于地球公转轨道平面,指向黄道两极。  圆锥的半径是黄赤交角。  运动的方向是自东向西,即同地球自转的方向相反。  运动的速度是每年50秒点29,周期是25800年。  表现:  表现为天极的周期性运动。  造成北极星的变迁。  地球赤道面和天赤道发生系统性的变化。  二分二至点每年在黄道上以50秒点29的速度西移。(岁差)  使回归年小于恒星年  原因  第一,地球形状  因为地球是一个明显的扁球体,所以隆起的部位所受的附加引力

总是稍大于另一侧。二者之间的差值,总是存在于接近日月的一侧。  第二,黄赤交角  由于黄赤交角的存在,使得日月经常在赤道面以外对赤道隆起施加引力。这样上述引力差就成为一个力矩,使得地轴趋近黄轴,天极趋近黄极。  第三,地球自转  因为上述的引力差,给地球的自转的角动量增加了一个增量,使得地球的自转方向发生偏转。这就是地轴的进动,也就是岁差。

[编辑本段]自转速度

  美国国立标准技术研究所(NIST)的观察结果表明,长时期以来呈减慢趋势的地球自转速度自1999年开始加快。NIST的时间测定师们称,为调准以地球自转速度为标准的地球时间和原子时钟的时间,自1972年起到1999年的27年来为地球的标准时钟追加过共22闰秒的时间,但1999年后却没有追加过闰秒,是因为地球的自转速度加快了。  格林威治时间所说的一秒是一天的8.641万分之一,而1972年制作的地球时钟所定义的一秒是从铯原子中放射出的光振动91亿9千2百63万1千7百70次所需要的时间。  与铯原子振动数能维持一定速度相比,以地球的自转为准的格林威治标准时间是发生变化的,闰秒就是为了解决这种问题产生的一种时间概念。  ω=2π/(24*3600s)=7.27/100000 rad/s  地球绕自转轴自西向东的转动。地球自转是地球的一种重要运动形式,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。一般而言,地球的自转是均匀的。但精密的天文观测表明,地球自转存在着3种不同的变化。  自转速度的变化20世纪初以后,天文学的一项重要发现是,确认地球自转速度是不均匀的。人们已经发现的地球自转速度有以下3种变化:  ① 长期减慢。这种变化使日的长度在一个世纪内大约增长1~2毫秒,使以地球自转周期为基准所计量的时间,2000 年来累计慢了2个多小时。引起地球自转长期减慢的原因主要是潮汐摩擦。科学家发现在37000年以前的泥盆纪中期地球上大约一年400天左右。  ②周期性变化。20世纪50年代从天文测时的分析发现,地球自转速度有季节性的周期变化,春天变慢,秋天变快,此外还有半年周期的变化。周年变化的振幅约为 20~25毫秒,主要是由风的季节性变化引起的。  ③不规则变化。地球自转还存在着时快时慢的不规则变化。其原因尚待进一步分析研究。  地球自转轴对于地球本体的运动 地球自转轴在地球本体上的位置是经常在变动的,这种变动称为地极移动,简称极移。1765年L.欧拉证明,如果没有外力的作用,刚体地球的自转轴将围绕形状轴作自由摆动 ,周期为305恒星日。1888年人们才从纬度变化的观测中证实了极移的存在。1891年美国的S.C.张德勒进一步指出,极移包括两种主要周期成分:一种是周期约14个月的自由摆动,又称张德勒摆动;另一种是周期为12个月的受迫摆动。  实际观测到的张德勒摆动就是欧拉所预言的自由摆动。但因地球不是一个绝对刚体,所以张德勒摆动的周期比欧拉所预言的周期约长40%。张德勒摆动的振幅大约在0.06″~0.25″之间缓慢变化,其周期的变化范围约为410~440天。极移的另一种主要成分是周年受迫摆动,其振幅约为0.09″,相对来说比较稳定,主要由于大气和两极冰雪的季节性变化所引起。  将极移中的周期成分除去以后,可以得到长期极移。长期极移的平均速度约为0.003″/年,方向大致在西经70°左右。  地球自转轴在空间的运动 地球的极半径约比赤道半径短1/300,同时地球自转的赤道面、地球绕太阳公转的黄道面和月球绕地球公转的白道面,这三者并不在一个平面内。由于这些因素,在月球、太阳和行星的引力作用下,使地球自转轴在空间产生了复杂的运动。这种运动通常称为岁差和章动。岁差运动表现为地球自转轴围绕黄道轴旋转,在空间描绘出一个圆锥面,绕行一周约需 2.6万年。章动是叠加在岁差运动上的许多复杂的周期运动。

[编辑本段]自转原因

  关于地球自转的各种理论目前都还是假说。考虑地球自转的成因应该和地球公转结合起来,  

在宇宙中没有绝对静止的物体,受到各种外力的大质量的天体为了保持自身运动的平衡性必然依靠自传来维系平衡性。小质量的粒子由于运动的速度极快,也必须依靠自传来维系自身运动的平衡。这一点可以参考陀螺的运动原理,自转的物体在运动中对外力的耐受性较高。  一、地球在自转≠地球自己转  今天人们所说的“地球自转”,只是在描述地球自身绕日运行的姿态,它相对于太阳的位置而言,每24小时旋转一周;相对于恒星的位置而言,每23小时56分旋转一周,这是现行时间标量的依据,是太阳日和恒星日日长的由来,也是地球出现朝、昼、暮、夜的原因。“地球自转”这一概念揭示的是“地球在自转”这一自然现象。 其实,古希腊的费罗劳斯、海西塔斯等人早已提出过地球自转的猜想,中国战国时代《尸子》一书中就已有“天左舒,地右辟”的论述,而对这一自然现象的证实和它被人们所接受,则是在1543年哥白尼日心说提出之后。  然而,地球为什么会自转 自转的原因是什么 自转的动力从哪里获得 为什么选择现在的方向、姿态、速度自转 这些都是现代科学至今没有解决的问题。它不是要求去重复说明“地球在自转”这种已被证实的自然现象,而是要求弄清地球自转现象背后的原因,要求弄清地球自转的动力来源及其制约因素。  “地球自己转”已经是在说明地球自转的原因,它要肯定的是:地球自转的动力在于“自己”,在于地球内部而不是外部,在于自身具有的内力而不是外力。否定“地球自己转”并不是否定“地球在自转”这一现象,而是否定地球内部有推动自己旋转的动力,如同水磨旋转的动力并不在于磨体内部一样。故“地球在自转”不等于“地球自己转”,它们是两个不同的概念,若把两者等同起来,便是一种“误等”。  “地球在自转”不等于“地球自己转”,康德――拉普拉斯关于地球自转动 力来源于地球内部的“星云假说”误导了地球科学。地球无故不会转,它内部没有动力!现地球之所以24小时自转一周,是因为它在以每小时10万多公里的速度绕日公转,且途中遇到太阳风的侧面推力,使高空产生等离子西风环流,高空西风又推动地面西风和向东涌的洋流,进而推动地球自西向东旋转。  二、“误等”误导了分支科学  几个世纪以来,人们似乎习惯于把“地球在自转”的现象归结为是地球自身的行为,并未更多地意识到这两个概念的不同,也没仔细质疑过“地球自己转”的动力来源。一代代人大胆地在“地球自己转”这一基础上,开垦着一块块分支科学的园地,其中地质力学、大气动力学等,把地球自转所产生的角动量、惯性、科里奥利效应等,引为自身的力源;天体物理学用“地球自己转”的原理,去解释其它行星、天体的运动;哲学家们据此概括出“事物运动的动力都存在于事物内部”这样的普遍规律;还有的分支学科运用这一原理“圆满地”解释过其它自然现象。在这样的气氛下,谁若撬“地球自己转”这块基石,难免会触动一系列分支学科发生连锁地震,科学界必群起而攻之。  问题是,由“误等”误导的这些科学分支已经走到非常困难的

境地。如气象学一直以为,风就是由于“地球自己转”而产生纬向环流的,而金星243天才自转一周,它却有比地球更大的纬向风,又作何解释 地质力学认为,山脉是地壳跟不上“地球自己转”的转速而向西滑动堆挤而成的,那么金星自己几乎不转,它地表上两条巨大的山系和大峡谷是怎么来的 另外抱给你一个地球,把它放在太空同样的轨道上,它会自转吗 到底地球自己转还是不转的问题,已经尖锐地提到现代科学的面前,无法回避。  三、虚构的“星云说”  科学并没有做错题,结论与事实不符的原因在于被康德――拉普拉斯星云说所误导。自哥白尼证实地球在自转这一现象后,人们就开始探索地球自转的动因。300年前的牛顿力学便精确地描述了地球的自转及其进动,但牛顿并未从物理学上论及地球自转的动力来源,而是简单地把它归因为上帝的“第一推动”。  1755年,康德在《宇宙发展史――根据牛顿定理试论整个宇宙的结构及其力学起源》一书中,虚构出一种“原始星云”,地球在这种星云的引力收缩中诞生,于是保留着收缩时所产生的旋转惯性,从此永恒地按牛顿惯性定律旋转,“地球自己转”的动力是地球形成时与生俱来的,地球自转的原因在于地球物质自身的引力,力源在地球内部,地核的旋转角速度应大于地壳。 随着拉普拉斯把这套虚构的假说数学化,康德―拉普拉斯星云说诞生,“地球自己转”被公认为是“地球在自转”现象的原因,并成为战胜上帝推动说的有力武器。  当然,琼斯―捷费利斯的碰撞潮汐说、施米特的俘获说、本纳季的新灾变说等,在地球旋转惯性的最初来源问题上提出过不同看法和推导,但在地球自转的力源问题上与康德并无两样,即地球内部一直保留着某种原始的旋转惯性。这些假说的推论过程有一个共同特点,即第一大前提都是虚构的,没有观测和实验的证据。  科学不能建立在无法实验验证的假说基础之上,康德―拉普拉斯星云假说是不可靠的,不能作为科学立论的基础。  传来,因为星云是不发光的。现既然有星光传来,说 明那里没有星云。同理,50亿年后,那里的人类看到咱们太阳的星光时,也说我们这里曾是 原始星云,你信吗?  四、地球无故不会转  还是抱给你一个地球,把它放在同样的轨道上,它会不会转呢 也许你认为,若不预先给它一个旋转惯量,它就不会转。那你可错了,又在重复宇航时代初期的思路。 60年代,原苏联与美国曾向太空发射探测太阳辐射的人造卫星,让镜头固定地对准太阳并绕太阳公转,可出人意料的是,卫星在太空胡翻乱滚,镜头东摇西晃,根本无法给太阳拍照。卫星内部没有康德式引力收缩,也没预先给定一个旋转惯量,卫星为何无故而转呢 一次次失败使科学家们对传统的太空观念产生了怀疑,太空除引力、磁力之外,必还有第三种力,不然,太空中的物体,包括地球,无故自己不会转。  五、太空第三种力  70年代,太空探测发现太阳在刮“风”!即太阳表面的等离子体微粒流在向四面八方猛吹,在地球轨道附近实测平均风速约为450公里/秒,有时达到770公里/秒。微粒流中绝大多数是氢原子核,其次是氦核及少量其它元素的原子核。 这些带电粒子流在地球轨道空间呼啸而过,对阻拦它们前进的一切障碍都会给予一定冲力,它把太空探测器吹得左旋右转,把彗星的气体和尘埃从彗头吹出,形成几千万公里长的彗发,把地球磁层吹变形,迎风面被挤压在约8万公里半径之内,而避风面却延长到200多万公里之遥。  地球磁层实际就是地球磁场俘获的等离子微粒圈层,由于它的屏蔽作用,高速撞来的太阳风质子流便停止在它的外沿,形成所谓“激波”。太阳风中每个氢原子核撞击地球等离子圈层的力可由牛顿第二运动定律求得。  F=ma  一个氢原子核的质量m为1 .67×10 -27 公斤,a为它的加速度,a=(v-v 0)/t,如这个氢原子核撞向地球等离子层后,其速度v在1秒钟内从460公里/秒变为0,那么a就为460000米/秒 2,由此而知这个氢原子核作用于地球等离子圈层的力为7 68×10 -22 牛顿。 地球等离子圈层(磁层)半径约31万公里,其最大截面面积约3×10 21 厘米 2,已知地球轨道附近太阳风的密度约每厘米 3含5个氢原子核,那么每1秒钟内撞向地球等离子圈层的氢原子核数将为6 .9×10 29 个,由此可求出太阳风每秒钟作用于地球等离子圈层的总推力为5. 3亿牛顿。这个力相当于使5 3亿吨的物体每秒钟获得1毫米的加速度,而整个地球等离子大气的质量不超过6000吨,故向日面的等离子大气完全在太阳风力的支配之中。因等离子体浮在地球大气之上,大气是等离子体的载体,太阳风对等离子圈层的这个压力必然向下传递,使大气圈层也产生相应的形变。 据气象学对地球大气的测定,地球大气总重量约5300万亿吨,而背日面大气通常比向日面大气厚1/10。也就是说,背日面大气比向日面大气重530万亿吨?如果太空没有一个外力,大气应该平衡地分布在地球质心的两侧,那么这5.3亿吨的外力是从哪里来的呢 显然是太阳风力,是太阳风通过带电粒子压迫地球等离子层,而间接作用于地球大气的结果。  太阳风是太空中的第三种力,像一只看不见的巨掌推顶着地球,当然,由于地球的质量太大,它无法把地球推出轨道,但它恒久地作用于地球的一侧,必然影响地球在太空的行走姿态,地球自转必然与太阳风力有关。  六 5 .3亿吨的无形负荷  如果地球静止在太空,那么太阳风的风力再大,其压力F 1、F 2都平衡地作用在地球质心的两侧,它能把地球沿X轴方向向右推出,但无法把地球推转。 事实上,地球并没有停止在太空,而是以每小时10万公里的高速绕着太阳公转,对于一个运动着的天体来说,情况就不同了,太阳风的压力偏在Y轴的左侧,这就必然产生一个力矩。从理论上说,一个飘浮在太空的物体是没有摩擦阻力的,只要有哪怕仅1公斤的力矩,也能扳动一个巨大天体的转柄,因为1公斤的外力就已经打破了天体围绕质心的平衡。  由于太阳风粒子流的质点运动方向与地球公转轨道的角度接近90°,而且恒久地作用在向日面一侧,故可设太阳风的合力作用在C点,且压力为5 3亿吨,而C点的物质随O点沿Y轴高速前进时,这个横向压力就成为C点纵向前进时的摩擦阻力,相当于左半球被一个气

体刹车瓦包住或外加了一个5 3亿吨的无形负荷。同水面滚动 的气球一样,球皮与水面的接触点就是滚动摩  擦点,相当于C点。 一旦C点附近出现一个摩擦阻力,就会使左半球作减速运动,无阻力的右半球仍在惯性作 用下按原速沿Y轴运动。假如右半球的惯性力集中在A点、方向与Y轴相  同、力F刚好为5.3亿牛顿,力臂r取地球赤道半径的一半,即取3189公里,A点力矩M便由下式可得:  M=r×F  =3189000米×5 .3亿牛顿  =1 .7×10 15 米?牛顿  这个力矩M使A点总是快于地球公转前进的平均速度,导致地球绕地轴O点作逆时针圆周运动,即从北极看,自西向东旋转。  七、旋转的等离子风轮  数数夏夜的流星,也许有人会问,哪来这么多石块向地球大气层坠落呢 其实,地球所行走的空间除有无数石块、冰块、沙粒、尘埃之外,还有大量游离的等离子气团飘浮在太空。人在马路上疾行,会感到有风拂面,这个迎面风是由于人向前行走产生的,且叫它“行走风”。地球在太空高速“行走”,太空中的游离气团也会迎面而来,产生地球的行走风,地球行走风与Y轴平行,但方向相反,同太阳风相互垂直,共同作用于地球。  行走风对地球最外层的等离子气体圈层形成一定压力,把D区的大气向B区压、导致OD一面的 气层薄,OB一边的气层厚,即OB>OD。 太阳风对地球最外气层形成更大的压力,  把C区的大气向E区压,导致OC一面的气层比OE一面的薄,即OE>OC。 比较这两股风力对地球等离子风轮的影响,太阳风的风速是450公里/秒,而行走风的风速才29 .8公里/秒,行走风比太阳风的风速小十几倍。另外,行走风只是偶然地、局部地、一阵阵地碰向地球的外层大气,而太阳风则是恒久地、全面地、连续地作用于地球,故太阳风是推动地球风轮的主力。  由于太阳风的压力更大,它对地球气轮的运动起决定作用。因CD区的大气受力面积要比CB区小,故太阳风作用于CB区的压力要比CD区大。地球质心两边的力臂长短不一,OB>OD,两侧受力失衡,故地球气轮出现逆时针旋转的趋势。 由于靠近B点的等离子离地心远,地心引力小,故更易被太阳风吹向A区,而一旦CB区的大气向BA区挤压,A区大气就会在重力作用下向AE段运动,OBAE一区的大气压力就大于ODE区,大气向D区移动,DC段的大气又向CB段填充,整个地球气轮开始旋转,成为地球的等离子风轮。  八、风轮裹着地球转  即使太阳风有5 .3亿吨的压力,也还不到地球质量的万亿分之一,直接用该力来说明地球这个巨大刚体的旋转,显然是无稽之谈。前面把太阳风力作为扭动地球转柄的外力矩,只是一种设定。事实上,太阳风力不可能直接作用于地球刚体,它通过风轮和水轮间接地把力传递给地球,最终导致地球自转。 随着等离子层高度的降低,等离子体比重增大,大气密度增高,到50~500

公里高度内,基本上全是高空稀薄大气层了。这一稀薄大气层是等离子层的载体,等离子西风风轮的旋转,必然粘滞它作同向环流。实测证明,50公里以上的稀薄大气层,全部由西向东作纬向环流。它已是计算导弹弹道的一个重要因子,即“高空西风因子”,它的平均风速约900米/秒,但由于大气非常稀薄,它的风是急而无力的。  50公里以下的低空大气是高空稀薄大气的载体,高空西风因子又粘滞低空大气作全球性西风环流,这样便启动了整个地球的风轮。风力由外圈向内圈传递,形成包围整个地球的西风系统,地球悬浮在旋转着的风轮中,风轮裹着地球同它一起自西向东旋转,如图3所示。  地球表面70%是海洋,海洋是地球的水圈,是大气的主要载体,大气西风环流必然会吹动粘滞洋面作同向环流。事实上,地球上的洋流全是由风力所支配的,如环南极西风漂流,便在常年西风吹动下永不停歇地自西向东涌流。如果地球上没 有陆  地,那么,海水就会在西风系统驱赶下作全球性纬向环流。 海水向东涌流,当然会粘滞海底、推涌海岸向东旋转。地球最大水域中的太平洋西风洋流便每时每刻都在把科迪勒拉山系向东推涌,这条全球最长的海岸山系便成为地球的最大转柄。太阳风就这样通过风轮、水轮抓住了地球这个刚体的转柄,地球就这样被一级一级地推动着自西向东旋转。  九、地球转速公式  当地球被启动、加速、旋转起来之后,若速度得不到控制,它必然会像超速飞轮那样崩裂,而现在地球的转速是怎样被控制的呢 地球自转的力源既然来自“两风”,而行走风的风力取决于地球公转速度,那么太阳风力和地球绕日公转的速度就决定着地球自转的速度,也就是说,地球自转的速度V与太阳风力F和公转速度U的积成正比。  V=F×U  如果V>F?U,那就必须减速,如果V[编辑本段]自转时间  地球在自转时同时公转,自转一周需用23小时56分4秒,公转时转了59秒(角度单位),需用3分56秒,时间,自转加上公转用的时间共24小时  原子钟走的最准  原子钟的原理是:利用原子中电子能级跃迁所发射光的频率,经多次分频后得到时钟的频率(如秒)。因为原子能级稳定精确,受温度等干扰极小,所原子种所标示的时间最准确。目前我国标准授台在西安。  最准确的原子钟是以铯原子的固有振动频率来调节的铯原子钟,它可以精确到计算1500万年时间误差仅为1秒,而光原子钟的准确度可能是目前铯原子钟的100至1000倍。科学家认为,新型光原子钟能使人们更精细地理解物质世界的时间,对基本物理常数作更精确地计量。由于准确计时对于高速数据传输、同步电视发送、银行转账结算、发送电子邮件、卫星轨道的精确控制、深太空导航以及航天器的对接等极为重要,新型光原子钟的应用将对上述领域产生重大影响。  在人类开发钟表技术的历程中,20世纪50年代出现的原子钟使计时达到“天文数字般”的准确。原子钟是根据原子固有振动而制成的,也就是精确测量出特定原子释放的微波频率。1967年,科学家采用铯原子钟技术以微波频率给“秒”作定义,即1秒钟等于“铯133原子两个基态能级的转换所经过的9, 192,631,770个辐射周期”所需要的时间。  据该科研小组发表在《科学》杂志上的论文介绍,他们发明的光原子钟是以一个冷却的汞离子(去掉一个电子的汞原子)的光频为基础设计的,汞离子的光频传到一个激光振荡器上,这个振荡器的作用像传统时钟的钟摆产生“滴答”动作一样。所不同的是,新的光原子钟每秒产生的“滴答”次数是1.064× 1024,次数如此之多,研究人员不得不用借助于高速激光与光缆,以便“数”出这些“滴答”次数以达到计时目的。

[编辑本段]对地球本体的运动

  地球自转轴在地球本体上的位置是经常在变动的,这种变动称为地极移动,简称极移。1765年L.欧拉证明,如果没有外力的作用,刚体地球的自转轴将围绕形状轴作自由摆动 , 周期为 305 恒星日。1888年人们才从纬度变化的观测中证实了极移的存在。1891年美国的S.C.张德勒进一步指出,极移包括两种主要周期成分:一种是周期约14个月的自由摆动,又称张德勒摆动;另一种是周期为12个月的受迫摆动。  实际观测到的张德勒摆动就是欧拉所预言的自由摆动。但因地球不是一个绝对刚体,所以张德勒摆动的周期比欧拉所预言的周期约长40%。张德勒摆动的振幅大约在0.06″~0.25″之间缓慢变化,其周期的变化范围约为410~440天。极移的另一种主要成分是周年受迫摆动,其振幅约为0.09″,相对来说比较稳定,主要由于大气和两极冰雪的季节性变化所引起。  将极移中的周期成分除去以后,可以得到长期极移。长期极移的平均速度约为0.003″/年,方向大致在西经70°左右。

[编辑本段]自转之谜

  传统的观点认为,太阳和行星皆形成于一团巨大的原始旋转星云物质。当这些原始旋转星云物质在自身引力作用下自行收缩时,由于角动量守恒,星云物质越收缩,越致密,旋转也就越来越快,当星球形成后,星云物质的旋转角动量就变成了寻求的自转角动量。  首先,太阳系起源于一团星云物质,本身就是一种假说,所以,上述传统的关于地球自转起源的解释也就是不确定的东西。我们不应该把这种解释视为金科玉律。 其次,这种传统解释有许多不能自圆其说的地方。按照这种观点,原始星云应是按照同一方向以基本相同的角速度旋转的,这样形成的星球则应该是质量越大,其自转速度也越快,太阳系所有的天体应该是朝同一方向公转和自转。然而,太阳系的现状却偏偏不是这样。一是太阳的质量约为行星总质量的750倍,占整个太阳系质量的99%以上,但是它的角动量却只有全系统的2%,行星的质量虽小,其角动量却很大;二是太阳系绝大多数天体是按逆时针方向旋转的(包括公转和自转),但金星和少数卫星却是按顺时针方向旋转的。  正因为传统的关于地球自转的解释有许多漏洞,所以有学者提出了一些新的解释。  美国有一位天文学家认为,原始行星不自转。太阳对原始行星的吸引使其朝太阳的一边隆起,凸出来。当原始行星绕太阳公转时,这个隆起部分偏离朝太阳的方向,但是太阳对隆起部分的吸引又把它拉回朝向太阳的方向,这样就强迫行星自转起来。当然,这位天文学家的解释也有许多问题,例如,为什么大多数行星斜着身子按逆时针自转和公转,而金星是按顺时针自转,天王星是躺着身子自转和公转?  现代科学研究表明,行星的自转并非一成不变的。最为突出的是我们的地球,其自转有明显的波动:一年中,8月间地球自转最快,3—4月间自转最慢。在各个世纪和不同的年份自转也不是均匀的,如17世纪地球自转比较快,20世纪30—40年代自转加快,60—70年代自转减慢,到了80—90年代自转又加快。  地球的自转在不断地变化,这说明有一处原动力在为地球的自转加速和减速。那么,这一原动力是什么呢?  有人说,地球自转变化与南极有关。南极的巨大冰川,现在正在慢慢融化,也就是说,南极大陆的冰块在减少,重量正在减轻。这样,地球失去了平衡,影响了自转速度。但是,这种变化是单向的,它不可能既给地球自转加速,又给自转减速。  有一种令大多数人信服的解释是:季风影响地球自转。有科学家计算过,每年由季风从大陆转移到海洋,又从海洋转移到大陆的空气,重量竟达300万亿吨。这么大重量的物质从地球一处转移到另一处,足可以影响地球的重心,改变地球的角动量分布,使地球自转发生加速或减速变化。

[编辑本段]证明过程

  16世纪时,“太阳中心说”的创始人哥白尼曾依据相对运动原理提出了地球自转的理论。可从白尼曾提出这一理论后的相当长一段时间内,这一理论只能停留在让人们从主观上接受的水平,直到19世纪才被法国的一位名叫傅科的物理学家,用自己设计的一项实验所证实。  傅科是用一种特殊的摆来进行实验的。这个摆由一根长60余米的纤细金属丝悬挂一个27千克重、直径约30厘米的铁球所组成。当时人们把这种从未见过的“超级摆”称之为“傅科摆”。  1851年的一天,傅科在法国巴黎万神庙的圆顶上将亲手制作的傅科摆吊上,让摆在广场上悠然自得地摆动着。这时,成千上万人前来观看这一奇妙的实验。随着时间一分一秒地流逝,傅科发现了奇迹,那就是摆在悄悄地发生着“移动”,并且是沿顺时针方向发生旋转。有的人在摆动开始时,明明看到摆球运动到自己眼前,又荡了回去,可经过一段时间后,摆球竟离自己越来越远。这对于围观的人们来讲,傅科通过对现象的观测都得出这样的结论,眼看着自己没有移动,那一定是摆平面发生了“移动”。  其实摆动的平面是不会发生移动的。我们知道作为一种物质运动形式,摆是无法摆脱地球自转的。傅科选用较长的金属丝,是为了让摆动的时间达到足够的长度,这样便于观察摆动的变化,同时选用较重的摆球,是为了增加摆本身的惯性和动量,以克服空气的阻力,一旦它摆动起来,作为一种运动状态,有滞后于地球自转的惯性,即能够减少地球自转的影响。知道了这一点,我们就不难分析,由于地球的自转,每一个观测者都被地球带着运动,尽管观测者站在原地没有动,可脚下的地面是动了,也就等于把观测者悄悄地带离了原地。因此,真正没有移动的是摆动平面。  傅科摆的摆动作为地球自转的有力证据,现已为世界所公认。中国北京天文馆的大厅里就有一个傅科摆,一个金属球在一根系在圆穹顶上的长长细线下来回摆动着。

[编辑本段]智利地震震歪地轴

  2010年2月27日的智利地震震歪地轴,地球每天自转减速约1.26微秒。