地球为什么会自转?假设一个匀速顺时针旋转的实心球突然不受任何力,结果球会怎样运动?

先回答你的第二个问题,它会以原来的速度转弯。匀速圆周运动。

以下是资料,或许这个原因可能性更大。

地球不会无缘无故地转。

或者给你一个地球,放在同一个轨道上,它会转吗?可能你觉得除非事先给它一个转动惯量,否则它不会转。那你就错了,你是在重复太空时代早期的想法。上世纪60年代,前苏联和美国向太空发射探测太阳辐射的人造卫星,使镜头固定在太阳上,围绕太阳旋转。令人惊讶的是,卫星在太空中翻滚,镜头左右摇摆,无法拍摄太阳。卫星内部没有康德式的引力收缩,事先也没有给定的转动惯量。为什么卫星会无缘无故地转?一次次的失败让科学家们对传统的太空概念产生了怀疑。除了引力和磁力,空间中肯定还有第三种力。否则,太空中的物体,包括地球,都不会无缘无故地转动。

第五,太空中的第三势力

上世纪70年代,太空探索发现太阳在吹“风”!也就是说,太阳表面的等离子体粒子流向四面八方猛烈吹来,在地球轨道附近测得的平均风速约为450 km/s,有时达到770 km/s,流中的粒子大部分是氢核,其次是氦核和少数其他元素。这些带电粒子流呼啸着穿过地球的轨道空间,给了所有阻碍其前进的障碍物一定的冲力。它把太空探测器从左向右吹,把彗星的气体和尘埃从彗头吹出来,形成了长达数千万公里的彗发,使地球磁层变形。迎风面被挤压在8万公里左右的半径范围内,而避风面被扩展到200多万公里。

地球磁层其实就是地球磁场捕获的等离子体粒子圈。由于其屏蔽作用,高速撞击的太阳风质子流在其外缘停止,形成所谓的“冲击波”。太阳风中每个氢核撞击地球等离子体球的力可以通过牛顿第二运动定律得到。

F=ma

氢原子核的质量m是1。67× 10-27kg,这里A是它的加速度,A = (v-v0)/t,如果这个氢核的速度v在1s内从460km/s变为0,那么A就是460000。地球等离子体磁层(磁层)半径约为310000km,其最大横截面积约为3×1 cm2。已知地球轨道附近的太阳风密度每立方厘米约含5个氢核,因此每1秒撞击地球等离子磁层的氢核数将为6个。9× 65,438+.这个力相当于一个5.3亿吨的物体每秒1mm的加速度,而整个地球的等离子大气质量不超过6000吨,所以面向太阳的等离子大气完全由太阳风主导。由于等离子体漂浮在地球大气层上,而地球大气层是等离子体的载体,太阳风对等离子体球体的压力必然向下传递,从而使大气层发生相应的变形。根据气象学对地球大气层的测量,地球大气层的总重量约为53万亿吨,太阳背面的大气层通常比太阳处厚1/10。也就是说,太阳背面的大气比太阳处的大气重53万亿吨?对不起,我的拇指很浅。“目的是什么?你认为这是个好主意吗?. 3亿吨。如果太空中没有外力,大气要均衡分布在地球质心两侧,那么这个5.3亿吨的外力从何而来?很明显,是太阳风通过带电粒子压迫地球等离子层,间接作用于地球大气层。

太阳风是太空中的第三种力量,像一只无形的巨掌推着地球。当然,由于地球质量太大,无法将地球推出轨道,而是永久作用于地球的一侧,必然会影响地球在太空中的行走姿态。地球自转必然与太阳风有关。

65.3亿吨无形负荷

如果地球还在太空中,那么太阳风更强,它的压力F 1和F 2(如图1-本机无法测绘)作用在地球质心的两侧,可以把地球沿着X轴推向右边,但不能把地球推向四周。事实上,地球并没有在太空中停留,而是以每小时65438+百万公里的高速围绕太阳旋转。对于一个运动的天体,情况就不一样了。太阳风的压力在Y轴的左侧,必然会产生一个力矩。从理论上讲,漂浮在太空中的物体没有摩擦阻力。只要有一个只有1 kg的扭矩,也能拉动一个巨大天体的手柄,因为1 kg的外力已经打破了天体围绕质心的平衡。

「TPK1,+63毫米。85毫米,BP号

[TS (] [JZ] [HT5 "h]图〓 1 [HT] [TS]]

由于太阳风粒子流的粒子运动方向与地球轨道的夹角接近90°,且永久作用在向阳面,可以假设太阳风的合力作用在C点,压力为53亿吨。当C点的材料以O点为中心沿Y轴高速前进时,这个侧压力就变成了C点纵向前进时的摩擦阻力,相当于左半球被一个气闸片包裹或者加了一个53亿吨的隐形载荷。就像气球在水面上滚动一样,球皮与水面的接触点就是滚动摩擦力。

擦一下,相当于C点,一旦C点附近出现摩擦阻力,左半球就会减速,没有阻力的右半球在惯性作用下仍然会以原来的速度沿Y轴运动。如果右半球的惯性力集中在A点,且方向与Y轴同相。

同样的力F刚好是5.3亿牛顿,力臂R是地球赤道半径的一半,也就是3189公里,A点的力矩m可以通过下面的公式得到:

M=r×F

= 3189000m×5.3亿牛顿

= 1.7× 10 15m?牛顿

这个力矩m使得A点总是比地球公转的平均速度快,导致地球在地轴上绕O点逆时针方向运动,也就是从北极看时由西向东。

七。旋转等离子风轮

数着夏夜的流星,可能有人会问,那么多石头是从哪里掉到地球大气层里的?事实上,地球行走的太空中有无数的石头、冰块、沙粒和尘埃,太空中漂浮着大量的自由等离子气团。人在路上跑,会感觉风吹在脸上。这种迎面而来的风是人向前走造成的,被称为“行走风”。当地球在太空中高速“行走”时,太空中的自由气团也会迎面而来,产生地球行走风。地球行走风平行于Y轴,但方向相反,垂直于太阳风,共同作用于地球,如图2所示。

「TPK 2+69毫米。90毫米,BP号

[ts (] [JZ] [ht5 "h]图〓 2 [ht] [ts)]

行进风对地球最外层的等离子体气体层施加一定的压力,将D区的大气压向B区,导致OD侧气体层薄,OB侧气体层厚,即OB > OD。太阳风对地球最外层的大气施加更大的压力,

把C区的大气压到E区,导致OC侧的气体层比OE侧薄,即OE > OC。对比这两种风对地球等离子体转子的影响,太阳风的风速为450km/s,而行进风的风速仅为29。8公里/秒,比太阳风小十倍。另外,行走风只是偶尔、局部、间歇地接触地球外层大气,而太阳风是永久、全面、持续地作用于地球,所以太阳风是推动地球风轮的主要力量。

因为太阳风的压力更大,对地球气轮的运动起着决定性的作用。由于CD区的大气应力面积小于CB区,所以太阳风对CB区的压力大于CD区。地球质心两侧的力臂长度不同,OB > OD,两侧受力不平衡,所以地球的气轮倾向于逆时针旋转。因为B点附近的等离子体远离地心,引力小,所以更容易被太阳风吹到A区。一旦CB区的大气被挤压到BA区,A区的大气会在重力作用下移动到AE段,OBAE 1区的大气压力会大于ODE区,DC区的大气会移动到D区,DC区的大气会填充到CB区,整个地球气轮开始旋转,成为地球的等离子风轮。

八、风轮缠绕地球。

就算太阳风有5.3亿吨的压力,也不到地球质量的一万亿倍。直接用这个力来解释地球这个巨大刚体的旋转,显然是无稽之谈。用太阳风作为外力矩来扭转地球的旋转手柄只是一个设定。事实上,太阳风并不能直接作用于地球刚体。它通过风轮和水轮间接将力传递给地球,最终导致地球自转。随着等离子体高度的降低,等离子体比重增加,大气密度增加。在50 ~ 500公里的高度,基本上是高空稀薄的大气。这种稀薄的大气是等离子体层的载体,等离子体西风轮的旋转必然会把它粘住,使之产生同样的环流。测量结果表明,50公里以上的稀薄大气自西向东形成纬向环流。它一直是计算导弹弹道的一个重要因素,即“高空西风因素”。它的平均风速约为900米/秒,但由于大气层很薄,它的风急而弱。

50公里以下的低空大气是高空稀薄大气的载体,高空西风因子在低空大气中形成全球西风环流,从而启动整个地球的风轮。风力从外环转移到内环,形成环绕整个地球的西风系统。地球悬浮在旋转的风轮中,风轮包裹着地球自西向东旋转,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。大气的西风环流必然会吹粘海洋表面进行共环流。其实地球上的洋流都是以风为主导的,比如南极周围的西风漂流,常年在西风的影响下从西向东无休止的流动。如果地球上没有陆地

然后,海水自然会在西风系统的驱动下进行全球纬向环流。海水向东流,一定会粘在海底,推动海岸向东旋转。地球最大水域的太平洋西风气流一直向东推动科迪勒拉山脉,这个世界上最长的沿海山系成为地球最大的转动手柄。就这样,太阳风通过风轮和水轮抓住了地球刚体的手柄,推动地球一步步由西向东旋转。

「TPK3,+64毫米。82毫米,BP号

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九、地球自转速度公式

地球在启动、加速、旋转时,如果不控制速度,必然会像超速飞轮一样开裂,但现在地球的转速是如何控制的呢?由于地球自转的力源来自“两股风”,而行走风的风力取决于地球的公转速度,所以太阳风的风力和地球绕太阳公转的速度决定了地球的自转速度,也就是说,地球的自转速度V与太阳风的风力F和公转速度u的乘积成正比。

V=F×U

如果v > f?u,那么你必须慢下来,如果v

「TPK4,+70毫米。58毫米,BP号

〓ts(〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓〓1230

图4显示,南、北中纬度的西风和西风气流大于地转线速度,它们将地球向东推,使其加速。而赤道地区的西风和西风气流的速度小于地转线速度,成为“负西风”。这就像一辆顺风行驶的汽车。速度超过风速后,风就会变成逆风。目前赤道地面的东风带是由“负西风”转化而来,太平洋和大西洋的赤道东风流也是由“负西风”转化而来。赤道东风气流和赤道东风气流把地球向西推,使之减速。

如果人为加速地球,会遇到赤道东风和赤道东风气流更大的阻力。如果地球减速,将会遇到来自南北两条西风带及其西风气流的更大推力。地球受到南北方向的推挤。

力和一个赤道拉力寻找平衡,使转速保持在“两推一拉”的合力中。地球的自转速度是由风轮和水轮直接控制的,不能随意选择或改变自己的自转速度。

参考资料:

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