地球公转一圈大概是多长时间(地球自转一圈是多少时间)


月亮绕着地球转,地球绕着太阳转,这属于公转;而月亮、地球、太阳等星球,其自身都在绕着一个假想的轴旋转,这属于自转。

月亮绕着地球转,地球绕着太阳转,这属于公转;而月亮、地球、太阳等星球,其自身都在绕着一个假想的轴旋转,这属于自转。

那么天体为什么会旋转呢?地球诞生至今已有45亿年的历史,就让我们通过地球的旋转来揭秘这背后的原理。

所谓的旋转就是物体绕一个点或者一个轴做圆周运动。 最典型的旋转现象就是“陀螺的旋转”,陀螺就是绕着一个轴快速旋转。 需要注意的是,现实世界中许多天体的公转轨道只是近似圆周,一般是椭圆,这与数学中对几何图形旋转的定义略有不同。

旋转有方向之分,在平面上通常分为逆时针旋转与顺时针旋转。 这个很好理解,旋转方向跟钟表中时针走的方向一致,被称之为顺时针旋转,反之则称之为逆时针旋转。

我们从数学角度说明一下。 如下图所示,平面被直角坐标系分为4个限象,一个图形绕着原点旋转,苦依次穿过4—3—2—1限象,这就是顺时针旋转;若依次穿过1—2—3—4限象,则是逆时针旋转。

太阳每天东升西落,那是因为地球绕着自转轴自西向东转,从北极点上空来看地球是在逆时针旋转,而从南极点来看地球则是在顺时针旋转。 可见,旋转方向也是相对而言的,描述时需要有参考系作为依据。

1,天体的旋转分为自转和公转。

自转是天体绕着自己的轴心做圆周运动,自转轴一般会穿过质心。 天文观测发现,宇宙中几乎所有天体都存在自转。 在理论中存在不自转的天体,比如史瓦西黑洞,不过虽然该类黑洞不自转,但是黑洞周围的吸积盘却可能存在旋转。

天体的自转可以分为较差自转和刚体自转,差别在于不同纬度上角速度是否相同,如果相同则是刚体自转,反之亦然。 比如恒星以及气态行星就属于较差自转,而像地球这样的岩石行星等天体则被认为是刚体自转。 不过,刚体只是理想中的物体。

上图为太阳的较差自转,由于不同纬度的角速度不同,自转周期也不同。

而公转是一个天体绕着另一个天体运动,公转轨道一般为圆形或者椭圆。

在一些人的认知中,在引力的作用下,小质量的天体会围绕着大质量的天体公转,表面上看起来是这样的,严格来说并不完全正确。 比如地球绕着太阳转,更确切的说,地球是绕着地球和太阳的公共质心旋转。 由于太阳比地球质量大很多,它们的公共质心位于太阳内部;木星的质量比太阳系其它七大行星的总质量还要大,而太阳和木星的公共质心则位于太阳表面以外。

如图所示,木星和太阳绕着公共质心旋转。

2,太阳系天体的旋转现象

在太阳系中,太阳位于中心位置,太阳周围还有八大行星以及其它小天体(小行星、彗星),它们都在围绕太阳旋转。 地球就是八大行星中的其中之一。

地球绕着地轴自转,同时又绕着太阳公转,地球自转一圈约24小时、公转一圈约365天(1年)。 月球也与之类似,既绕地球公转、又在自转,自转和公转周期都是27.32天。 太阳是银河系中的其中一颗恒星,太阳除了自转还绕着银河系中心公转,公转一圈大约需要2亿多年。

3,银河系本身也存在自转,那银河系又绕着什么公转呢?

银河系和仙女座星系约50多个星系共同构成了本星系群,本星系群的质心位于银河系和仙女座星系之间,它们除了绕着这个公共质心旋转,还在引力的作用下以螺旋方式相互靠近,几十亿年之后,银河系和仙女座星系会合并。

银河系连同本星系群一起围绕着室女座超星系团的中心旋转,而这个中心就位于室女座星系团。 银河系位于室女座超星系团的边缘,据估计,银河系公转一圈大约需要耗时1000亿年。 室女座超星系团由包括本星系群在内的100多个星系团或者星系群组成,跨度达1亿光年以上,包含4万多个类似于银河系这样的大小不一的星系。 至于宇宙自身是否存在旋转现象,这个就不清楚了。

通过上面的介绍,相信大家已经对天体的旋转现象有了深入的认识,接下来我们该回到自己的家园了,来揭秘“地球为啥会旋转?”。

地球诞生至今已有45亿年,地球一直在旋转,从未停歇,那么是什么力量在迫使它不停的旋转呢?这要从公转和自转这两个方面来回答。

万物皆在运动。 力不是维持物体运动的原因,但却可以改变物体的运动状态。 在合外力为0的情况下,物体总是保持静止或匀速直线运动,物体这种保持原有静止或者运动状态的性质被称之为惯性,我们通常用质量来度量。 天体的质量越大,运动状态越难被改变。 万物诞生于大爆炸,万物运动的初始动力也来源于此。

太阳的引力是维持地球公转的原因。 太阳引力提供的向心力和地球惯性提供的离心力保持平衡,这使得地球不至于落向太阳或远离太阳,而是在一个固定的椭圆轨道绕太阳旋转。

地球保持自转状态不需要外力来维持。 太空是真空,没有摩擦力,地球在太空中运动主要受太阳和月球引力的影响。 几十亿年以来,太阳和月球的引力产生的潮汐作用就使地球的自转速度越来越慢。 在10亿年前,地球上一天可能不到20小时。 而物体保持转动状态不变的性质,可以用转动惯量来衡量。 一个物体的转动惯量越大,其保持转动状态的能力也就越强。

那地球的旋转是怎么产生的呢?

其实,不管是地球的公转还是自转,产生旋转的根本原因就是转动惯性和角动量守恒。

至于角动量是如何产生的,这要从太阳系的起源说起。 太阳系起源于星云,星云由大量的粒子构成,粒子总是在不停的运动,粒子之间在引力的相互作用下产生了力矩,于是便会产生角动量。 星云质量分布不均匀,总角动量便不可能为0,于是整个星云体系便会发生旋转。 星云在引力的作用下收缩形成恒星,新生恒星也会继承原星云的角动量,并且在收缩的过程中,随着半径的减小,由于角动量守恒,旋转速度便会加快。 比如花样滑冰运动中,运动员就能通过调整自身姿态来控制旋转速度。

除了太阳是星云的产物,地球也是星云的产物。 太阳诞生之后,余下的物质构成了太阳周围的行星,太阳系八大行星及其它小天体就是这样形成的。 太阳系八大行星的轨道差不多都处于同一个平面,就是因为它们诞生之时都与太阳的自转处于同一个旋转盘。 地球也是继承了来自星云以及太阳的角动量,于是也跟着旋转,除了天王星和金星以外,它们的自转方向与公转方向都完全一致,除非有力矩迫使它改变这种状态。 刚刚说的天王星和金星就是因为有外部力量的干涉,才使它们的角动量发生了显著的变化。 只要太阳存在,地球将永远旋转下去。

总结起来,地球之所以旋转,初始动力源于宇宙大爆炸,而引力的作用产生了角动量,于是便旋转了起来。

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