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        若地球停止旋轉,又將會是怎么樣的?

        文章作者:bianji3 | 2018-07-07
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          英國小說家威爾斯曾描寫過這樣一個故事:超能力者喬治總是趁夜晚偷偷做好事,為了延長行善的時間,他干脆停止了地球的轉動,結果卻帶來了一場大災難。在美國緬因大學的天體物理學家Neil Comins看來,這樣的幻想故事的意義不僅在于娛樂,也可以助人更清楚地認識現實世界的規律。在他的新書中,Comins考慮了在地球停止旋轉等幾種奇特的情景中,我們周圍的世界將會變成什么樣子。

          據報道,人們很容易認為平時我們站在地面上,地球處于“靜止”狀態。畢竟我們在周圍環境中并沒有感到任何運動,但是當你觀測天空時,你會獲得地球處于移動狀態的證據。

          最早期的一些天文學家提出,我們生活在以地球為中心的宇宙中,這意味著地球是“萬物中心”。他們說太陽環繞我們地球運行,導致出現日出和日落,月球和行星的運行也是這樣,但實際情況與該愿景并不一致。

          有時,一顆行星在恢復向前運行之前,將在天空中向后倒退。我們稱這一運動方式為“反向運動”,發生在地球軌道運行時“追趕”另一顆行星。例如:火星軌道比地球軌道更遠離太陽,在地球和火星各自的軌道上,我們“追趕”接近火星,之后再遠離它。當我們到達近火點時,火星會“逆向運行”,之后當地球逐漸遠離火星時,火星會向前運行。另一個關于太陽為中心的證據來自于視差觀察,或者恒星相對于其它星球的位置明顯變化。

          當我們在地球上觀測星空時,地球也一直處于運行狀態,365天環繞太陽運行一周。如果我們在夏季觀察一顆恒星,在冬季再觀察一次,你將發現它們在天空中的位置出現明顯變化,因為我們處于軌道不同位置。我們從不同有利位置觀察恒星,再通過一些簡單的計算,利用視差也可以計算出到達這顆恒星的距離。

          地球環繞太陽運行的速度有多快?

          當然,地球自轉并不是我們在太空中唯一的運動方式,依據康奈爾大學的數據,地球環繞太陽的運行速度大約是107000公里/小時,我們可以使用基本幾何公式進行計算。

          首先,我們必須計算出地球的運行距離,地球環繞太陽一周需要365天,這個軌道是一個橢圓狀,為了計算簡化,將該軌道視為一個圓形。依據國際天文學家聯盟的數據,地球的運行軌道就是一個圓圈的周長,從地球至太陽的距離叫做一個天文單位——149597870公里,這是半徑距離(r),一個圓的周長等于2×π×r,因此一年的時間內,地球旅行距離大約是9.4億公里。

          因為地球公轉速度相當于在一定時間范圍內運行的距離,地球平均365.25天運行9.4億公里,其結果再除以24小時,就是每小時運行速度。結果顯示,地球平均每天運行260萬公里,即每小時運行107226公里。

          地球旋轉的速度有多快?

          地球旋轉速度是恒定不變的,但是旋轉速度取決于你所處的地球緯度。例如:依據美國宇航局的觀點,地球最大部分的周長大約是40070公里,該區域也叫做赤道,一天是24小時,用赤道周長除以一天24小時,結果是赤道位置旋轉速度為每小時1670公里。

          然而在其它緯度位置移動速度并不快,如果我們移動到緯度(南緯或者北緯)45度位置,通過使用緯度的余弦值可以計算地球旋轉速度。一個好的科學計算方法應該有余弦函數,緯度45度余弦值是0.707,因此該位置旋轉速度大約是0.707×1037=1180公里/小時,越往南或者往北,地球旋轉速度將逐漸慢下來。

          太空機構喜歡利用地球旋轉速度,如果他們發送人類抵達國際空間站,例如:最佳發射位置就是靠近赤道,這就是為什么美國宇航局向國際空間站發送貨物通常會選擇在佛羅里達州發射,通常這樣做,并且發射方向與地球旋轉方向一致,將有助于火箭飛行速度更快。

          太陽和星系也在運動之中

          太陽在銀河系中有自己的運行軌道,太陽距離銀河系中心大約25000光年,銀河系直徑至少是10萬光年。依據美國斯坦福大學數據顯示,地球應當位于距離銀河系中心一半的位置,太陽和太陽系以每秒200公里的速度運行,或者平均速度為720000公里/小時。即使在這樣快的速度下,太陽系環繞銀河系中心一周需要大約2.3億年。

          同時,銀河系也相對于其它星系在宇宙中處于運動狀態,大約40億年之后,銀河系將與鄰近的仙女座星系發生碰撞。它們以每秒112公里的速度向對方沖去。因此,宇宙中的所有天體都在運動之中。

          如果地球停止自轉會發生什么?

          伴隨地球運動,你不可能被直接拋向空中,因為地球引力非常強,比地球的旋轉運動強許多,后一種運動被稱為向心加速度。在向心加速度最強的點位,也就是位于赤道,向心加速度僅能抵消地球引力的0.3%。換句話講,你甚至沒有注意到向心加速度,人們在赤道的體重比位于兩極地區更輕一些。

          美國宇航局表示,在未來幾十億年里,地球停止旋轉的可能性“幾乎為零”。然而,從理論上講,如果地球突然停止運行,將會產生可怕的效應。地球大氣層仍將以地球自轉的原始速度運行,這意味著陸地上的所有物體都被清除,其中包括:人類、建筑物、樹木、表層土壤和巖石等。

          如果這個過程更加循序漸進呢?美國宇航局指出,這是幾十億年里最有可能發生的情況,因為太陽和月球正在促進地球發生自轉。這將對人類、動物和植物擁有充足時間適應這種變化。依據物理學定律,未來地球自轉速度最慢的時候是365天自轉一周,該情況被稱為“太陽同步”,將迫使地球的一側始終朝向太陽,另一側則是永久朝向太陽。相比之下,月球已與地球處于同步自轉,月球一側總是朝向地球,而另一側背向地球。

          美國宇航局表示,如果地球完全停止旋轉,將會出現一些奇怪的現象:地球磁場可能會消失,因為磁場部分是由自轉產生的;我們會不再看到色彩絢麗的極光現象,環繞地球的范·艾倫輻射帶也可能消失;地球將完全暴露在太陽輻射之下。每當太陽朝向地球釋放日冕物質拋射(帶電粒子)時,這些物質會撞擊地球,地球所有物質都沉浸在輻射之中,這將對地球生物造成嚴重傷害。

          雖然現實中地球不可能在短短的幾十年中停下來,但地球自轉速度的確是在不斷減慢的,在幾十億年后地球的自轉將會跟公轉同步,威爾斯的科幻小說《時間機器》中也描繪了這時地球上永遠的日落場面。但除了幻想之外,如此遙遠的未來是無法預測的。

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