旋轉的地球
旋轉的地球
是什麼力量驅使地球如此永不停息地運動——在圍繞地軸自轉的同時，又在一個橢圓形軌道上環繞太陽公轉，帶來晝夜交替和季節變化，使人類及萬物繁衍生息？
宇宙間的天體都在旋轉，這是它們運動的一種基本形式，但要真正說明這個問題，首先要弄清楚地球和太陽係是如何形成的，因為地球自轉和公轉的產生與太陽係的形成密切相關。
宇宙機構示意圖
宇宙內有很多星係，地球僅僅是繞太陽旋轉的一顆細小的行星，而太陽也隻是銀河係無數恆星中的一顆。
天文學家認為，太陽係是由古代的原始星雲形成的。原始星雲是非常稀薄的大片氣體雲，因受到某種擾動影響，再加上引力的作用而向中心收縮。經過漫長的演化，中心部分物質的氣溫越來越高，密度也越來越大，最後達到了可以引發熱核反應的程度，從而演變成了太陽。太陽周圍的殘餘氣體，慢慢形成了一個旋轉的盤狀氣體層，經過收縮、碰撞等複雜的過程，在氣體層中凝聚成固體顆粒、微行星、原始行星，最後形成了一個完整的太陽係天體。
大家知道，如果要測量物體直線運動的快慢，應該用速度來表示，但是如何來衡量物體旋轉的狀況呢？有一種辦法就是用“角動量”。一個繞定點轉動的物體，它的角動量就是質量乘以速度，再乘以該物體與定點的距離。物理學中有一條非常重要的角動量守恆定律，說的是一個轉動的物體隻要不受外力作用，它的角動量就不會因物體形狀的變化而發生變化。例如一個芭蕾舞演員，當他在旋轉的時候突然把手臂收起來（質心與定點的距離變小），他的旋轉速度就會自然而然地加快，因為這樣才能保證角動量不變。這一定律在地球自轉速度的產生中有非常重要的作用。
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原始星雲原本就帶有角動量，在形成太陽係之後，它的角動量仍然不會損失，但已經進行了重新分佈，各個星體在漫長的演變過程中都從原始星雲中得到了各自的角動量。由於角動量守恆，行星在收縮的過程中轉速也將越來越快。地球也是這樣，它獲得的角動量主要分配在地球繞太陽的公轉、地月係統的相互繞轉以及地球的自轉中。
我們很容易產生錯覺，常常以為地球的運動是勻速運動，否則每一日的長短也會改變。物理學家牛頓就這樣認為，他把宇宙天體的運動看成是上好發條的鐘，認為它們的運行準確無誤。實際上，地球的運動也是在不斷變化的，而且非常不穩定。有人研究“古生物鐘”時發現，地球的自轉速度逐年變慢。距今4.4億年前的晚奧陶紀，地球公轉一個周期需要412天；而到了4.2億年前的中誌留紀，每年隻有400天；到了3.7億年前的中泥盆紀，一年為398天；到了一億年前的晚石炭紀，每年大約是385天；到了6500萬年前的白堊紀，每年是376天；而現在一年是365.25天。天體物理學的計算證明了地球的自轉正在變慢。科學家認為，產生這種現象的原因，是由於月球對地球潮汐作用的結果。
由於人類發明了石英鐘，便可以更準確地測量和記錄時間。通過一係列觀測和研究發現，在一年內，地球自轉存在著時快時慢的周期性變化：春季自轉比較緩慢，秋季則加快。科學家認為，這種周期性變化的原因，與地球上大氣和冰的季節性變化有關。另外，地球內部物質的運動，如重元素下沉、輕元素上浮等，都會影響到地球的自轉速度。
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除此之外，地球公轉也不是勻速運動。地球公轉的軌道是橢圓形的，最遠點與最近點相差大約500萬千米的距離。當地球由遠日點向近日點運動，離太陽近的時候，受太陽引力的作用就會加強，速度也就變快。由近日點到遠日點時則相反，地球的運行速度會減慢。
另外，地球自轉軸與公轉軌道並不是垂直的，地軸也並不是穩定的，而是像陀螺一樣在地球軌道麵上作圓錐狀旋轉。地軸的兩端也不是始終指向天空中的某一個方向，而是圍繞著一點不規則地畫圓。地軸指向的不規則，是地球運動所造成的。
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