Question

地球为什么能永恒自转下去？

Answer 1

地球形成之初获得了太阳系原始星云的部分角动量，于是一直保持着自转，但是地球的自转速度在逐渐减慢，从最初的6小时自转一周变为了现在的24小时自转一周，理论上时间足够长的话，地球最终将变为一年自转一周，被太阳潮汐锁定。

根据太阳系形成理论，在大约46亿年前，太阳系原始星云在引力作用下坍缩，形成了我们的太阳，而残余物质形成了各大行星和小行星，地球也是在这一时期形成的，并获得了角动量保持自转。

研究表明，地球形成时的自转速度比现在快很多，大约6小时自转一周，在5亿年前的寒武纪，地球自转一周大约需要21小时，现在自转一周需要23小时56分4秒。

可以进行简单估计，地球自转的动能高达10^29焦耳，相当于1000万亿颗广岛原子弹释放的总能量。如此高的转动能量，加上地球在太空中自转并不会受到外界太大的阻力作用，所以地球能在数十亿年间保持着自转运动。

能不断消耗地球自转动能的，就是地球内部的内摩擦力，我们知道地球内部处于熔融状态，海洋面积占了表面积的71%，内摩擦力就在这些液态当中产生，尤其是月球引力对地球产生的潮汐作用，能把地球海水面向月球一面隆起，而地球固体部分自转就会产生内摩擦力，从而消耗掉地球的自转动能，这也是地球自转速度减慢的主要原因。

太阳的引力作用也会产生同样的影响，但是由于太阳距离地球太远，影响并没有月球大，但是给太阳足够时间的话，理论上地球也会被太阳潮汐锁定，地球一面将永远朝着太阳，此时地球自转一周需要一年，理论计算，地球被太阳潮汐锁定还需要近80亿年的时间，这已经超出了太阳未来主序星的寿命，到时候太阳早已变为白矮星了。

地球的自转速度还会受到其他因素的影响，比如板块运动、洋流运动等等，这些因素的影响结果不唯一，可能让地球自转速度加快，也可能减慢，比如2011年的日本9.0级大地震，使得地球自转轴微微偏移，让地球自转周期缩短了1.8微秒；还有2004年的印尼海啸，使得地球自转周期缩短了3微秒。

传统的观点认为，太阳和行星皆形成于一团巨大的原始旋转星云物质。当这些原始旋转星云物质在自身引力作用下自行收缩时，由于角动量守恒，星云物质越收缩，越致密，旋转也就越来越快，当星球形成后，星云物质的旋转角动量就变成了寻求的自转角动量。

首先，太阳系起源于一团星云物质，本身就是一种假说，所以，上述传统的关于地球自转起源的解释也就是不确定的东西。我们不应该把这种解释视为金科玉律。

其次，这种传统解释有许多不能自圆其说的地方。按照这种观点，原始星云应是按照同一方向以基本相同的角速度旋转的，这样形成的星球则应该是质量越大，其自转速度也越快，太阳系所有的天体应该是朝同一方向公转和自转。然而，太阳系的现状却偏偏不是这样。一是太阳的质量约为行星总质量的750倍，占整个太阳系质量的99%以上，但是它的角动量却只有全系统的2%，行星的质量虽小，其角动量却很大；二是太阳系绝大多数天体是按逆时针方向旋转的（包括公转和自转），但金星和少数卫星却是按顺时针方向旋转的。

正因为传统的关于地球自转的解释有许多漏洞，所以有学者提出了一些新的解释。

美国有一位天文学家认为，原始行星不自转。太阳对原始行星的吸引使其朝太阳的一边隆起，凸出来。当原始行星绕太阳公转时，这个隆起部分偏离朝太阳的方向，但是太阳对隆起部分的吸引又把它拉回朝向太阳的方向，这样就强迫行星自转起来。当然，这位天文学家的解释也有许多问题，例如，为什么大多数行星斜着身子按逆时针自转和公转，而金星是按顺时针自转，天王星是躺着身子自转和公转？

现代科学研究表明，行星的自转并非一成不变的。最为突出的是我们的地球，其自转有明显的波动：一年中，8月间地球自转最快，3—4月间自转最慢。在各个世纪和不同的年份自转也不是均匀的，如17世纪地球自转比较快，20世纪30—40年代自转加快，60—70年代自转减慢，到了80—90年代自转又加快。

地球的自转在不断地变化，这说明有一处原动力在为地球的自转加速和减速。那么，这一原动力是什么呢？

有人说，地球自转变化与南极有关。南极的巨大冰川，现在正在慢慢融化，也就是说，南极大陆的冰块在减少，重量正在减轻。这样，地球失去了平衡，影响了自转速度。但是，这种变化是单向的，它不可能既给地球自转加速，又给自转减速。

有一种令大多数人信服的解释是：季风影响地球自转。有科学家计算过，每年由季风从大陆转移到海洋，又从海洋转移到大陆的空气，重量竟达300万亿吨。这么大重量的物质从地球一处转移到另一处，足可以影响地球的重心，改变地球的角动量分布，使地球自转发生加速或减速变化。

爱斯基摩星云，恒星塌缩时，周围的物质向四周喷发。

地球为什么会自转？当然和地球的生成过程有关，也和太阳系的生成有关。太阳系来自于一个超大恒星的消亡，当这颗恒星最终塌缩时发生剧烈爆炸，将周围的物质喷散出去。这些飞散在宇宙中的物质在引力的作用下，汇聚成太阳系中的太阳和行星。

每一个汇聚成星球的物质，相当于一个质点系。这个质点系的每个质点都在运动，对质点系的质心都有一个动量矩M（mv）。把所有质点的动量矩求和即是ΣM(mv)，就是说组成地球的物质，整体有一个角动量。

由动量矩定理，在 外力矩为零的情况下，动量矩是守恒的。 也就是说，组成地球的物质从质点系到形成地 球，它的角动量是不变得的。只是由于体积的缩小，地球的角速度比地球开始凝聚时变大了。

螺旋星系

其实这也是太阳和其他行星自转的原因。因为宇宙来源于一次大爆炸，遵循同样的道理，整个太阳系以及银河系等宇宙的星系，也都遵循这个原理。