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地球|地球重达6亿亿亿公斤，它不停转动45亿年，动力来自哪里？

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地球|地球重达6亿亿亿公斤，它不停转动45亿年，动力来自哪里？
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在地球上 ， 如果没有动力来源 ， 没有什么机器可以一直转动下去 ， 最终总会停止下来 。 然而 ， 对于地球本身 ， 它的质量重达6亿亿亿公斤（6×10^24 kg） ， 它自45亿年前形成以来 ， 一直在绕地轴自转和绕太阳公转 。 那么 ， 地球持续转动的动力来源是什么？难道地球是永动机？
【地球|地球重达6亿亿亿公斤，它不停转动45亿年，动力来自哪里？】长久以来 ， 一些人总是梦想着制造出永动机 。 起先 ， 人们希望通过力矩的变化或者浮力等原理 ， 不需要消耗能源 ， 就能驱动永动机 ， 并能对外做功 。 但经过数百年的尝试 ， 这类永动机从未被制造出来 。 随着热力学第一定律的确立 ， 人们认识到了这种永动机违背了能量守恒 ， 所以不可能实现 。
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此后 ， 人们又尝试从自然界中捕获热量 ， 以此让永动机转起来 ， 并能向外输出功 。 但同样地 ， 这类永动机也失败了 。 因为根据热力学第二定律 ， 也就是熵增原理 ， 热量不会自发地从低温传向高温 ， 或者说热量无法百分之百转化为功 。
热力学定律同样适用于地球 ， 既然永动机无法被人为制造出来 ， 也不能被宇宙制造出来 ， 所以地球也不会是什么永动机 。 虽然地球一直在转动 ， 但它并没有对外输出功 。 那么 ， 究竟是什么力量在驱动地球呢？
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关于地球转动的动力来源 ， 需要追溯到地球乃至整个太阳系的形成 。 距今46亿年前 ， 太阳系中并没有太阳、水星、地球、木星、海王星等一众天体 ， 只有一团星云——太阳星云 。 它的直径估计为3光年 ， 其中98%为来自宇宙大爆炸产生的氢气和氦气 ， 2%为上一代大质量恒星合成出的重元素 。
在原始太阳星云中 ， 分子与分子之间相互碰撞 ， 总体的角动量不会刚好为零 ， 在某个方向上会有净值 。 在中学物理中 ， 我们学过动量 ， 这是相对于平动的概念 。 如果运动方式是转动 ， 则对应的是角动量（L） ， 它正比于转动半径平方和角速度（L=mr^2ω） 。 就像动量守恒一样 ， 角动量也严格遵循守恒定律 。
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在引力的作用下 ， 太阳星云开始坍缩 ， 大量分子聚集到中心 ， 星云逐渐扁平化 。 根据角动量守恒 ， 星云在最初那个角动量不为零的方向上越转越快 ， 因为星云的转动半径变得越来越小 。 举个例子 ， 一位花样滑冰运动员伸开双手原地旋转 ， 当他把双手缩回去时 ， 它的旋转速度会随之加快 。
经过上千万年的时间 ， 太阳星云中99.86%物质坍缩到中心 ， 最终启动了氢核聚变反应 ， 形成了能够发光发热的太阳 。 余下的物质绕着太阳旋转 ， 形成原行星盘 。
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在原行星盘中 ， 尘埃颗粒互相碰撞 ， 结合成更大的微行星 。 这些天体又继续互相碰撞 ， 体型变得越来越大 ， 越大的个体能够吸引更多的物质 。 最终 ， 几个“寡头”胜出 ， 形成了各大行星 ， 这其中就包括地球 。
因为角动量始终是守恒的 ， 从原行星盘中形成的地球仍然会绕着太阳旋转 ， 并且自身还会自转 。 正因为如此 ， 太阳系各大天体的自转和公转方向大都是一致的 ， 而且还差不多处在同一个平面上 。
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在几乎是真空的太空中 ， 地球的转动基本不会消耗能量 ， 地球的角动量能够一直保持下去 ， 所以地球能够靠着惯性不断转动 。 地球的持续转动不需要一个外加的动力 ， 地球在形成之初已经转动起来了 ， 它就能一直维持这种运动 。
不过 ， 地球的自转角动量在不断变小 ， 自转角速度越来越慢 。 地球在刚形成时 ， 绕轴自转一圈只需6小时 ， 恐龙时期延长为21小时 ， 目前为24小时 ， 未来还有可能延长至47天 。 这背后的原因与月球有关 ， 月球引力对地球形成潮汐作用 ， 这会阻碍地球的自转 ， 地球的自转角动量会逐渐转移给月球 。
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在宇宙中 ， 天体的自转和公转都是非常普遍的 ， 想要保持静止是不可能的 。 太阳本身也有自转 ， 只不过太阳是等离子态 ， 没有固体表面 ， 不同区域的自转速度不一样 ， 太阳的平均自转周期为27天 。
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同样地 ， 太阳也有公转运动 ， 其绕行中心位于2.6万光年外的银河系中心 。 太阳以大约220公里/秒的速度绕着银心旋转 ， 每2.3亿年公转一圈 。 也就是说 ， 过去46亿年来 ， 太阳才公转了20圈 。


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