x档案第三季24:地球为什么会自转?

地球为什么会自转？

地球同太阳系其他八大行星一样，在绕太阳公转的同时。围绕着一根假想的自转轴在不停地转动，这就是地球的自转。
几百年前，人们就提出了很多证明地球自转的方法，著名的“傅科摆”使我们真正看到了地球的自转，但是，地球为什么会绕轴自转？为什么会绕太阳公转呢？这是一个多年来一直令科学家十分感兴趣的问题，粗略看来，旋转是宇宙间诸天体一种基本的运动形式，但要真正回答这个问题，还必须首先搞清楚地球和太阳系是怎么形成的。地球自转和公转的产生与太阳系的形成密切相关。
现代天文学理论认为，太阳系是由所谓的原始星云形成的，原始星云是一大片十分稀薄的气体云，50亿年前受某种扰动影响，在引力的作用下向中心收缩。经过漫长时期的演化，中心部分物质的密度越来越大，温度也越来越高，终于达到可以引发热核反应的程度，而演变成了太阳。在太阳周围的残余气体则逐渐形成一个旋转的盘状气体层，经过收缩、碰撞、捕获、积聚等过程，在气体层中逐步聚集成固体颗粒、微行星、原始行星，最后形成一个个独立的大行星和小行星等太阳系天体。
我们知道，要测量一个直线运动的物体运动快慢，可以用速度来表示，那么物体的旋转状况又用什么来衡量呢？一种办法就是用“角动量”。对于一个绕定点转动的物体而言，它的角动量等于质量乘以速度，再乘以该物体与定点的距离。物理学上有一条很重要的角动量守恒定律，它是说，一个转动物体。如果不受外力矩作用，它的角动量就不会因物体形状的变化而变化。例如一个芭蕾舞演员，当他在旋转过程中突然把手臂收起来的时候（质心与定点的距离变小），他的旋转速度就会加快，因为只有这样才能保证角动量不变。这一定律在地球自转速度的产生中起着重要作用。

形成太阳系的原始星云原来就带有角动量，在形成太阳和行星系统之后，它的角动量不会损失，但必然发生重新分布，各个星体在漫长的积聚物质的过程中分别从原始星云中得到了一定的角动量。由于角动量守恒，各行星在收缩过程中转速也将越来越快。地球也不例外，它所获得的角动量主要分配在地球绕太阳的公转，地月系统的相互绕转和地球的自转中，这就是地球自转的由来，但要真正分析地球和其他各大行星的公转运动和自转运动还需要科学家们做大量的研究工作。

这就是说，在地球的形成过程中，运动——尤其指旋转，自始至终伴随着地球的形成过程而不是地球形成之后再在某种原因下开始自转或公转的。
我们知道，太阳系的几乎所有天体包括小行星都自转，而且是按照右手定则的规律自转，所有或者说绝大多数天体的公转也都是右手定则。为什么呢？太阳系的前身是一团密云，受某种力量驱使，使它彼此相吸，这个吸积过程，使密度稀的逐渐变大，这就加速吸积过程。原始太阳星云中的质点最初处在混饨状，横冲直闯，逐渐把无序状态变成有序状态，一方面，向心吸积聚变为太阳，另外，就使得这团气体逐渐向扁平状发展，发展的过程中，势能变成动能，最终整个转起来了。开始转时，有这么转的，有那么转的，在某一个方向占上风之后，都变成了一个方向，这个方向就是现在发现的右手定则，也许有其他太阳系是左手定则，但在我们这个太阳系是右手定则。地球自转的能量来源就是由物质势能最后变成动能所致，最终是地球一方面公转，一方面自转。

地球为什么会自转？

地球同太阳系其他八大行星一样，在绕太阳公转的同时。围绕着一根假想的自转轴在不停地转动，这就是地球的自转。
几百年前，人们就提出了很多证明地球自转的方法，著名的“傅科摆”使我们真正看到了地球的自转，但是，地球为什么会绕轴自转？为什么会绕太阳公转呢？这是一个多年来一直令科学家十分感兴趣的问题，粗略看来，旋转是宇宙间诸天体一种基本的运动形式，但要真正回答这个问题，还必须首先搞清楚地球和太阳系是怎么形成的。地球自转和公转的产生与太阳系的形成密切相关。
现代天文学理论认为，太阳系是由所谓的原始星云形成的，原始星云是一大片十分稀薄的气体云，50亿年前受某种扰动影响，在引力的作用下向中心收缩。经过漫长时期的演化，中心部分物质的密度越来越大，温度也越来越高，终于达到可以引发热核反应的程度，而演变成了太阳。在太阳周围的残余气体则逐渐形成一个旋转的盘状气体层，经过收缩、碰撞、捕获、积聚等过程，在气体层中逐步聚集成固体颗粒、微行星、原始行星，最后形成一个个独立的大行星和小行星等太阳系天体。
我们知道，要测量一个直线运动的物体运动快慢，可以用速度来表示，那么物体的旋转状况又用什么来衡量呢？一种办法就是用“角动量”。对于一个绕定点转动的物体而言，它的角动量等于质量乘以速度，再乘以该物体与定点的距离。物理学上有一条很重要的角动量守恒定律，它是说，一个转动物体。如果不受外力矩作用，它的角动量就不会因物体形状的变化而变化。例如一个芭蕾舞演员，当他在旋转过程中突然把手臂收起来的时候（质心与定点的距离变小），他的旋转速度就会加快，因为只有这样才能保证角动量不变。这一定律在地球自转速度的产生中起着重要作用。

形成太阳系的原始星云原来就带有角动量，在形成太阳和行星系统之后，它的角动量不会损失，但必然发生重新分布，各个星体在漫长的积聚物质的过程中分别从原始星云中得到了一定的角动量。由于角动量守恒，各行星在收缩过程中转速也将越来越快。地球也不例外，它所获得的角动量主要分配在地球绕太阳的公转，地月系统的相互绕转和地球的自转中，这就是地球自转的由来，但要真正分析地球和其他各大行星的公转运动和自转运动还需要科学家们做大量的研究工作。

这就是说，在地球的形成过程中，运动——尤其指旋转，自始至终伴随着地球的形成过程而不是地球形成之后再在某种原因下开始自转或公转的。
我们知道，太阳系的几乎所有天体包括小行星都自转，而且是按照右手定则的规律自转，所有或者说绝大多数天体的公转也都是右手定则。为什么呢？太阳系的前身是一团密云，受某种力量驱使，使它彼此相吸，这个吸积过程，使密度稀的逐渐变大，这就加速吸积过程。原始太阳星云中的质点最初处在混饨状，横冲直闯，逐渐把无序状态变成有序状态，一方面，向心吸积聚变为太阳，另外，就使得这团气体逐渐向扁平状发展，发展的过程中，势能变成动能，最终整个转起来了。开始转时，有这么转的，有那么转的，在某一个方向占上风之后，都变成了一个方向，这个方向就是现在发现的右手定则，也许有其他太阳系是左手定则，但在我们这个太阳系是右手定则。地球自转的能量来源就是由物质势能最后变成动能所致，最终是地球一方面公转，一方面自转。

一、我们现有的知识储备

1.自转的运动规律：方向、地轴空间指向、速度（线速度、角速度）、周期（恒星日、太阳日）。

2.自转产生的地理现象——昼夜交替、时差、地方时等。

根据地球自转的运动规律和地理意义，我们已会分析并解释一些自然现象，并对可能涉及自转的地理现象作了探讨，现将我们的探究成果总结呈现出来。

二、我们探究的成果呈现

1.如把照相机固定，对准北极星附近的星空，长时间曝光（约10多个小时），就可以得到一幅北极星附近星辰的照片（由中心向外发散的圆环，各环及各段颜色不一，像科幻片上的时间隧道）。为什么照片上的恒星会呈现出这样的运动轨迹？

解析：这与地球自转轴简称地轴的空间指向有关。其北端始终指向北极星附近，地球绕其自转轴不停地自西向东旋转运动，如把照相机固定，对准北极星附近的星空，照到的中心即是北极星，对于地球而言，恒星的空间位置被看作是固定不动的。照片上的恒星会出现圆弧状轨迹，这实际上是由于地球的自转，照相机也随地球运动，其结果是恒星看似运动起来了。地球上的人看星辰运动，其视运动则呈逆时针方向旋转运动。

2.地球的形状（两极稍扁、赤道略鼓形的球体）为什么不是正球形？

解析：该现象涉及了一些物理原理，我们在查阅资料的同时向物理老师进行了请教。原来地球自转所产生的惯性离心力，使得地球由两极向赤道逐渐膨胀，成为目前略扁的旋转椭球体的形状。这个椭球体的半长轴，即地球赤道半径为6378.1千米；半短轴，即地球的极半径为6356.8千米。赤道半径比极半径约长21千米。扁率为1/298。

正因为地球自转形成了两极稍扁、赤道略鼓的形状，地球上同一质量的物体在不同纬度的地点，重量是不同的。同一质量的物体为何重量不同呢？联想中学物理上所学的力学原理：地球表面的物体所受的重力近似等于地球对该物体的万有引力。(重力公式：G=mg,万有引力公式：F=GMm/R2，由二者相等可计算出g=GM/R2，不难推出重力加速度在赤道处最小，且由赤道向两极递增)，故物体的重力随着纬度增加越来越大。

3.“坐地日行八万里，巡天遥看一千河”该怎样解释？

解析：这是毛泽东的《送瘟神》诗词中的诗句，指的是在赤道上的情形。地球赤道周长约4万千米，随着地球自转，赤道上的自转线速度是约八万里一天，即“坐地日行八万里”；在地球上看地球以外的天体，一切天体似乎都位于一个以观测者为球心的球面上。随着地球的自转，在赤道上看到的日月星辰数目最多，即“巡天遥看一千河”。在赤道上能看到全天88个星座，其他纬度则不能取得这种效果。

4.人造卫星宇宙飞船发射地的选择有何要求？

解析：人造卫星、宇宙飞船的发射地除对天气条件有明确的规定（即要在多晴朗天气的地方）外，对发射地的纬度也有要求。较低的纬度可借助地球自转的速度和能量，由地球自转产生的初速度很大，可给待发射的人造卫星、宇宙飞船以较大的动能，由此可减轻发射时所带燃料的质量，可以节省发射人造天体的燃料成本。譬如神五、神六一直在酒泉发射，为什么月球探测器的发射选择了西昌基地？这是出于地理位置的考虑，因为纬度越低越好（纬度低有利于节约燃料）。目前我们国家的三个卫星发射场中，只有西昌卫星发射中心的纬度是最低的，因此探月发射定在西昌。另外月球探测器发射选择的是长三型火箭，西昌的发射平台一直都是用来发射长三型火箭的，这也有利于保障技术的稳定性。

5.为什么沿地表作水平运动的物体会发生偏向？

解析：地球上一切沿地表作水平运动的物体，不论朝哪个方向运动，都会偏离其初始的运动方向，北半球向右偏，南半球向左偏。为什么会出现这种现象呢？因为任何物体在运动的时候都有惯性，总是力图保持保持原来的方向和速度。在南北半球，因为地球球形（经纬网不平行）的存在，运动的物体经过一段时间后看起来就会发生偏向，促使水平运动物体方向发生偏离的力叫做地转偏向力。只有在赤道上，水平运动没有右偏或左偏的现象，因为那里的经线是相互平行的。地转偏向力对气流、洋流、河流都会产生影响，例如在北半球，无论是在广袤的平原还是在浩瀚的大海上出现的龙卷风，它们的旋转方向大多是逆时针方向的；河流由南向北流动时，河流东岸受侵蚀较厉害，形成东岸地势较陡、西岸地势平坦的自然景观；火车由南向北快速行驶时，右侧轨道上所受到的压力相对左侧大些。另外我们还分析了攀缘植物如丝瓜、牵牛花、紫藤的缠绕方向，经认真观察，发现它们都是呈逆时针方向缠绕的。这些现象都离不开地球的自转，也是地球自转的有力证据。

我们还研讨了地震、火山与地球的自转有无相关性、板块构造理论的动力与自转产生的旋转能有无联系等。基于对知识的渴求和对奥秘的探询，我们在知识的海洋中快乐遨游。真理愈辩愈明，在探究中我们发现，自转产生了很多地理现象，其涉及的知识可谓包罗万象，上至天文，下到自然地理，且与物理、化学、生物等学科知识密切相关。深入探究的过程是一个充实学习的过程，探究中迁移到很多我们学过的地理规律和生活常识，我们不仅丰富了学科知识、训练了自身的发散性思维，还提高了运用所学知识解决问题的能力，真正做到了知识迁移，学以致用。

其实..现在还解释不了.

本人猜测,,由于太阳的引力.

本人认为：
由于太阳的引力
再就是自身的磁场力作用和地球的形状。