地球自转有哪些变化? 地球自转的变化

作者&投稿:皇雁 (若有异议请与网页底部的电邮联系)

众所周知,地球在一个椭圆形轨道上围绕太阳公转,同时又绕地轴自转。因为这种不停的公转和自转,地球上才有了季节变化和昼夜交替。然而,是什么力量驱使地球这样永不停息地运动呢,地球运动的过去、现在、将来又是怎样的呢。

地球自转的变化

人们最容易产生的错觉,是认为地球的运动是一种标准的匀速运动,否则,一日的长短就会改变。伟大的牛顿就是这样认为的。他将整个宇宙天体的运动,看成是像上好发条的机械一样,准确无误。

其实,地球的运动是在变化着,而且极不稳定。根据“古生物钟”的研究发现,地球的自转速度在逐年变慢。如在4.4亿年的晚奥陶纪,地球公转一周要412天;到4.2亿年前的中志留纪,每年只有400天;3.7亿前年的中泥盆纪,一年为398天。

到了亿年前的晚石炭纪,每年约为385天;6500万年前的白垩纪,每年约为376天;而现在一年只有365.25天。天体物理学的计算,也就证明了地球自转正在变慢。科学家将此现象解释为是由于月球和太阳对地球的潮汐作用的结果。

石英钟的发明,使人们能更准确地测量和记录时间。通过石英钟记时观测日地的相对运动,发现在一年内地球自转存在着时快时慢的周期性变化:春季自转变慢,秋季加快。

科学家经过长期观测认为,引起这种周期性变化,与地球上的大气和冰的季节性变化有关。此外,地球内部物质的运动,如重元素下沉,向地心集中,轻元素上浮、岩浆喷发等,都会影响地球的自转速度。



地球自转为什么会变慢
科学家经过测算,地球100年里1天慢千分之一秒至千分之二秒,也就是平均每年慢0.5秒,也就是平均每天慢0.0015秒。因此,地球每天并不是24小时,我们说的每天24小时是近似值。
地球自1972年到2012年共增加了25个闰秒,也就是地球40年里自转慢了25秒,也就是平均每年慢0.6秒。有些专家按照地球每年慢0.5秒计算,认为地球还有6300万年就会停止自转。
地球真的会停止自转吗?地球膨裂说认为,地球不会停止自转。地球膨裂说认为,地球会不会停止自转,关键看地球自转为什么变慢。地球自转为什么变慢呢?
地球膨裂说认为,太阳在46亿年前因内部的核聚变发生爆炸,飞出许多熔融的火球,形成太阳系,地球就是其中之一。由于地球的气温不断下降,体积逐渐缩小,40亿年前地球岩石圈形成,这时的地球半径是现地球的二分之一,这时地球一年为1460天。地球岩石圈形成后,由于地球内部的放射性物质不断衰变放出的热量散发不出来,造成岩石圈膨裂,地球的体积不断增大。因为地球角动量守恒,根据角动量公式L= mrv,我们可以看出,地球的半经增加,地球的自转速度必然变慢。这就像花样滑冰运动员伸开双臂时在冰上的旋转速度就减慢,当他们抱紧双臂时,在冰上的旋转速度就加快,角动量不变一样。地球膨裂,体积不断增大,使地球自转速度变慢的证据:
1、40亿年前,地球逐渐冷却后岩石圈形成,这时的地球的半经是现地球半经的一半。因为地球是一个旋转体,虽然发生了膨胀但仍遵守角动量守恒定律和质量守恒定律。地球的膨胀和太阳系的形成很相象,只不过膨胀后地球仍是钢体,而太阳系则不是钢体而已。
我们假设地球是太阳爆炸产生的、膨胀后的地球半经是膨胀前地球半经的2倍
设膨胀前地球的质量为m、半经为r、速度为v 则角动量L= rmv 周期为t
设膨胀后地球的质量为m1、半经为r1、速度为v1 则角动量L1=r1m1v1 周期t1
根据角动量守恒定律:rmv=r1m1v1 (1)
虽然地球膨胀后体积增大了,但质量没变,所以m=m1
所以(1)式得rv=r1v1 (2)
所以r/r1= v1/ v
已知r/r1=1/2 (另有论述《古地球的半径是现地球半径的1/2》
所以v1/ v =1/2
因为v1 =2兀r1 /t1 v = 2兀r /t
所以 2兀r1 /t1 / 2兀r /t = 1/2
所以r1/ t1/ r /t =1/2 r1/r/t/t1 = 1/2 (3)
因为r/r1=1/2 r1/r =2/1代入(3)式得t/t1 = 1/4
因为t1=24小时,所以t =6小时
因为膨胀后地球(现地球)的周期为24小时一天,1年365天,
所以膨胀前地球的周期为6小时一天,1年1460天。
2、2003年我国科学家通过在云南发现的蓝藻化石的研究得知,地球在13亿年前1年大约500天。
3、美国生物学家韦尔斯从生理坚硬的珊瑚虫甲壳化石的生长年轮和生长线得知,4亿年前泥盆纪时代的珊瑚虫化石上“年轮”中有400条”日轮“,说明当时1年有400天左右。
理论计算和地球自转逐渐变慢事实的总趋势是一致的,这说明地球自转越来越慢是地球膨裂,体积变大造成的。

作者:赖柏林

地球的自转有哪些变化?~

通过数珊瑚壳上长出的碳酸钙条带人们会知道:在5.7亿年以前的寒武纪,即最古老的化石时代,地球一昼夜只有20.47小/时,每年有428天;在5亿年前的奥陶纪早期,每天有21.4小时,每年有409天;在3.7亿年前的泥盆纪中期,地球上的一年有398天左右,每天有22小时;而在3.2亿年前的石炭纪,每年只有387天。由这些观察到的数据,我们可估计出地球的自转周期每一百年约增加0.00164秒,即每10万年增加1.64秒。

(一)均匀变化
均匀变化包括:①地轴取向变化,地轴在地球内部的位置以及天轴在宇宙空间中的位置(我们称之为地轴取向),具有高度的稳定性,地北极在地面上的移动,称为极移,一般不过10~20m的范围;天北极在天球上的移动,是由地轴进动引起的,年变化不超过5'。②自转速度变化,地球自转速度相当稳定,因此长久以来作为时间和纪年的标准。地球自转一周,定为一天。
长期以来,地球自转并不是恒定的,有微小变化,大约每百年增长1ms。
(二)非均匀变化
地球内部物质经过长期的分异、调整、物质与能量的交换和漫长的演化过程,形成了地球内部的圈层结构和表面的大气、海洋和大陆的格局。由于地球内部的地幔对流和地核运动,使得地球自转轴与形状轴不重合。再加上日月星辰的引力作用,使得地球的自转复杂化,不仅旋转速度变化,而且转轴取向也发生变化,呈现出不同的周期成分。芒克(Munke)和麦克唐纳(MacDonald)把这些周期分量的分布称为“地球自转周期谱”。图3-6给出了地球自转周期谱,还给出了观测来源和可能的形成成因。

图3-6 地球自转周期谱

(a)转轴取向的变化;(b)转动速度的变化
1.地球自转不均匀变化的时间尺度及原因
由图3-6可见,地球自转不均匀性的时间尺度(即周期)大体上可分为:
(1)一年以下的周期变化,这是由固体潮引起的。
(2)周年变化,其轴向变化主要由于气团的季节性移动,其速度变化是由风引起的。
(3)14个月的周期变化(钱德勒晃动),这种变化起因于来历不明的随机冲击。
(4)10年尺度的周期变化,有较宽的谱,这种明显的不规则变化可能起因于地幔与地核内流体物质的运动及海平面的变化。
(5)世纪尺度的起伏,又称纽康(Necome)经验项,可能起因于地球转动惯量(惯性矩)的变化。
(6)近千年尺度的变化,主要起因于潮汐摩擦、转动惯量的变化以及海平面的变化。
(7)地质时间尺度的变化,古地磁与其他间接证据表明极移是近数亿年来大规模移动的标志,这可能与大陆的水平运动及地幔对流运动有关。
2.地球自转变化的另一分类法
傅承义(1985)将地球自转的变化归纳成三类:地球自转速度的变化、地球自转轴在空间的变化、地球自转轴在地球上的变化。
(1)地球自转速度的变化,包括长期、短期和无规则变化。最主要是长期减速变化,其日长的相对变化率α约为—5×10—10a—1。短期变化中,以周年变化振幅最大,可达到20〞~25〞。一些无规则变化的持续时间,可从几年直到几百年,有的日长相对变化率α可高达5×10—10a—1。
(2)地球自转轴在空间的变化,包括进动和受迫章动。最主要是周期为25700a的进动(通常称为岁差),还有周期为18.6a、振幅为9〞的受迫章动。此外,黄赤交角也发生长期减小,变化率为47〞h—1。
(3)地球自转轴在地球上的变化,包括长期极移和晃动,主要是极移。在70年内地球两极大约迁移0.2〞;钱德勒晃动,振幅约0.15〞;此外,还有几项自由章动,它们是季节性的章动,如月章动、双周章动和日章动等,其变化的幅度为0.001〞~0.1〞。

地球自转的快慢,对我们的生活有什么影响?
答:把地球自转速度放慢一倍,意味着地球首先要停止原有的转速,然后开始按放慢了的速度自转。这一过程将会带来对对引力惯性,以及地球磁场以及人类生物钟的改变。首先看到的是巨大惯性造成的影响。在地速自转减慢的瞬间,地面上的物体将继续沿着切线方向高速运动。地球上没有附着地球基岩上的物体都将飞到大气之中...

地球自转和公转的意义分别有哪些
答: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。3、物体偏向。 (北右南左,赤道不偏转)4、日月星辰的东升西落。公转意义:1、太阳直射点的回归运动。2、昼夜长短变化。3、正午太阳高度的变化。4、四季和五带划分。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...

地球为什么会自转?有猜测是太阳风作用,那么如何解释地球会越转越慢?
答: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...

关于地球自传
答:洋流变化,大气变化,地球上所有的东西都飞出去了,人都死了这主要与惯性有关,地球停转,就像飞驰的摩托车突然停止,上面的人就飞出去了地球自转产生 科里奥利力 在地球上,相对于地球运动的物体会受到另外一种惯性力的作用。这种惯性力,以首先研究它的法国数学家科里奥利的名字命名,叫做科里奥利力,它的数学表达式为: ...

地球自转越来越快 一天短于24小时
答:自转速度变化 与“钱德勒摆动”无必然联系 此前,有观点认为,地球自转速度的加快和一天时间的缩短可能与“钱德勒摆动”有关。“钱德勒摆动”是由于地球本身并非严格的球体,在旋转时地极相对于地球表面的小幅度摆动现象。该摆动的周期大致为433天,属于地球自转轴相对于地面晃动的一种固有频率,是地球的一种...

地球的公转和自转对地球带来的影响分别有哪些?
答:1、地球公转的影响:昼夜长短和正午太阳高度的周年变化;四季更替;五带的划分。2、地球自转的影响:昼夜交替;地方时差;地转偏向。公转简介:地球在自转的同时还围绕太阳转动。地球环绕太阳的运动称为地球公转。因为同地球一起环绕太阳的还有太阳系的其他天体,太阳是它们共有的中心天体。公转的方向也是自...

关于地球自转速度变化!!!
答: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...

地球的旋转对我们有哪些影响
答:但精密的天文观测表明,地球自转存在这3种不同的变化:①长期减慢;②周期性变化;③不规则变化。二、地球公转就是地球按一定轨道围绕太阳转动(The Earthrevolution around sun)。像地球的自转具有其独特规律性一样,由于太阳引力场以及自转的作用,而导致地球的公转。地球的公转也有其自身的规律。地球的...

地球自转和自转有什麽作用
答:由于地球自转轴与公转轨道平面交角为66°33′,在地球绕太阳公转的一年中,太阳的直射点总是在南北回归线之间移动,于是产生了昼夜长短的变化和四季的交替 太阳在天球上的回归运动,在地球上表现为太阳直射点的南北移动。它的移动方向,决定南北两半球的正午太阳高度和昼夜长短的消长。为了说明这种变化,有...

地球自转对动植物的影响有什么?
答:1. 昼夜变化:地球自转使得地球展现出明显的昼夜交替。白天时经过阳光照射的区域温暖,且光照充足,为植物的光合作用提供能量,促进植物的生长。而在夜晚,环境温度下降,动物往往休息或活动较少。2. 温度调节:地球自转造成了地球的温度格局,不同地区在地球自转过程中会受到阳光照射的程度的不同。赤道地区...