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如果地球旋转停止:磁场和极光现象将消失
07-09 15:18:51 来源:新浪科技

据国外媒体报道,人们很容易认为平时我们站在地面上,地球处于“静止”状态。毕竟我们在周围环境中并没有感到任何运动,但是当你观测天空时,你会获得地球处于移动状态的证据。

最早期的一些天文学家提出,我们生活在以地球为中心的宇宙中,这意味着地球是“万物中心”。他们说太阳环绕我们地球运行,导致出现日出和日落,月球和行星的运行也是这样,但实际情况与该愿景并不一致。

有时,一颗行星在恢复向前运行之前,将在天空中向后倒退。我们称这一运动方式为“反向运动”,发生在地球轨道运行时“追赶”另一颗行星。例如:火星轨道比地球轨道更远离太阳,在地球和火星各自的轨道上,我们“追赶”接近火星,之后再远离它。当我们到达近火点时,火星会“逆向运行”,之后当地球逐渐远离火星时,火星会向前运行。另一个关于太阳为中心的证据来自于视差观察,或者恒星相对于其它星球的位置明显变化。

当我们在地球上观测星空时,地球也一直处于运行状态,365天环绕太阳运行一周。如果我们在夏季观察一颗恒星,在冬季再观察一次,你将发现它们在天空中的位置出现明显变化,因为我们处于轨道不同位置。我们从不同有利位置观察恒星,再通过一些简单的计算,利用视差也可以计算出到达这颗恒星的距离。

地球旋转的速度有多快?

地球旋转速度是恒定不变的,但是旋转速度取决于你所处的地球纬度。例如:依据美国宇航局的观点,地球最大部分的周长大约是40070公里,该区域也叫做赤道,一天是24小时,用赤道周长除以一天24小时,结果是赤道位置旋转速度为每小时1670公里。

然而在其它纬度位置移动速度并不快,如果我们移动到纬度(南纬或者北纬)45度位置,通过使用纬度的余弦值可以计算地球旋转速度。一个好的科学计算方法应该有余弦函数,纬度45度余弦值是0.707,因此该位置旋转速度大约是0.707×1037=1180公里/小时,越往南或者往北,地球旋转速度将逐渐慢下来。

太空机构喜欢利用地球旋转速度,如果他们发送人类抵达国际空间站,例如:最佳发射位置就是靠近赤道,这就是为什么美国宇航局向国际空间站发送货物通常会选择在佛罗里达州发射,通常这样做,并且发射方向与地球旋转方向一致,将有助于火箭飞行速度更快。

地球环绕太阳运行的速度有多快?

当然,地球自转并不是我们在太空中唯一的运动方式,依据康奈尔大学的数据,地球环绕太阳的运行速度大约是107000公里/小时,我们可以使用基本几何公式进行计算。

首先,我们必须计算出地球的运行距离,地球环绕太阳一周需要365天,这个轨道是一个椭圆状,为了计算简化,将该轨道视为一个圆形。依据国际天文学家联盟的数据,地球的运行轨道就是一个圆圈的周长,从地球至太阳的距离叫做一个天文单位——149597870公里,这是半径距离(r),一个圆的周长等于2×π×r,因此一年的时间内,地球旅行距离大约是9.4亿公里。

因为地球公转速度相当于在一定时间范围内运行的距离,地球平均365.25天运行9.4亿公里,其结果再除以24小时,就是每小时运行速度。结果显示,地球平均每天运行260万公里,即每小时运行107226公里。

太阳和星系也在运动之中

太阳在银河系中有自己的运行轨道,太阳距离银河系中心大约25000光年,银河系直径至少是10万光年。依据美国斯坦福大学数据显示,地球应当位于距离银河系中心一半的位置,太阳和太阳系以每秒200公里的速度运行,或者平均速度为720000公里/小时。即使在这样快的速度下,太阳系环绕银河系中心一周需要大约2.3亿年。

同时,银河系也相对于其它星系在宇宙中处于运动状态,大约40亿年之后,银河系将与邻近的仙女座星系发生碰撞。它们以每秒112公里的速度向对方冲去。因此,宇宙中的所有天体都在运动之中。

如果地球停止自转会发生什么?

伴随地球运动,你不可能被直接抛向空中,因为地球引力非常强,比地球的旋转运动强许多,后一种运动被称为向心加速度。在向心加速度最强的点位,也就是位于赤道,向心加速度仅能抵消地球引力的0.3%。换句话讲,你甚至没有注意到向心加速度,人们在赤道的体重比位于两极地区更轻一些。

美国宇航局表示,在未来几十亿年里,地球停止旋转的可能性“几乎为零”。然而,从理论上讲,如果地球突然停止运行,将会产生可怕的效应。地球大气层仍将以地球自转的原始速度运行,这意味着陆地上的所有物体都被清除,其中包括:人类、建筑物、树木、表层土壤和岩石等。

如果这个过程更加循序渐进呢?美国宇航局指出,这是几十亿年里最有可能发生的情况,因为太阳和月球正在促进地球发生自转。这将对人类、动物和植物拥有充足时间适应这种变化。依据物理学定律,未来地球自转速度最慢的时候是365天自转一周,该情况被称为“太阳同步”,将迫使地球的一侧始终朝向太阳,另一侧则是永久朝向太阳。相比之下,月球已与地球处于同步自转,月球一侧总是朝向地球,而另一侧背向地球。

美国宇航局表示,如果地球完全停止旋转,将会出现一些奇怪的现象:地球磁场可能会消失,因为磁场部分是由自转产生的;我们会不再看到色彩绚丽的极光现象,环绕地球的范·艾伦辐射带也可能消失;地球将完全暴露在太阳辐射之下。每当太阳朝向地球释放日冕物质抛射(带电粒子)时,这些物质会撞击地球,地球所有物质都沉浸在辐射之中,这将对地球生物造成严重伤害。

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