談談地球是怎麼自轉的？自轉速度變化過嗎？證據呢？

一、地球怎麼自轉的？

從北極星方向往下看，地球是逆時針自轉的，這個自轉方向與地球公轉方向大致相同（有約23.5°的夾角），而地球公轉與太陽的自轉、其它七大行星及絕大多數矮行星、太陽系小天體的公轉方向也幾乎相同，這些天體基本上都是在一個近似盤面內朝同一個方向運轉。比較另類的是長周期彗星，它們的公轉方向與太陽系主流的方向不一定相同。

地球自轉角動量中的絕大部分與整個太陽系的角動量來源相同，據信是來源於當初形成太陽系的星雲的原始角動量，它導致了大家都朝同一個方向轉。

但是地球自轉方向與公轉方向（也就是太陽系盤面旋轉方向）的夾角，則提示地球自轉角動量還有另外的來源，這個在後面會談到。

地球自轉周期（恆星日）目前為23小時56分2.1秒，且每年延長16微秒。由於地球同時還在公轉，所以以太陽為參照系的周期（太陽日，即我們通常所說的一天）為24小時整（86400秒）。

地球自轉軸像陀螺一樣，還略有擺動，其根源在於其它天體引力對地球的影響。大的擺動稱為歲差，小的則有章動和極移。相關概念可自行搜索，我就不詳細介紹了。

二、地球自轉速度變化過嗎？

是的，地球自轉速度（還包括方向）在地球形成初期可能發生過一次劇烈改變；而這之後的幾十億年中，地球自轉速度一直在緩慢地降低。

這兩個現象都與月球有關。

A

依據現有的主流理論，地球在形成初期可能是沒有衛星的，但不久之後，地球遭遇了一場大碰撞。

一顆估計與火星差不多大的天體（忒伊亞Theia）與地球相撞，這次碰撞不僅猛烈地改變了地球自轉的速度，也導致了地球自轉方向與公轉方向的夾角。

碰撞導致一些地球表面物質和忒伊亞表面的物質被拋入環繞地球的軌道，形成一個類似於土星光環的岩屑盤，最後岩屑盤上的物質聚集成為月球；而忒伊亞的大部分物質則與地球融為一體。

至於忒伊亞從哪裡來的？一般認為它就產生於太陽系早期原行星盤中與地球相近軌道的物質，是行星從星子通過不斷碰撞吸積長大為星球過程中的一步，也是地球形成過程中最後一次大的碰撞。

證據：

1、地球傾斜的自轉方向。太陽系中還有金星（倒著自轉）、天王星（躺著自轉）有著不正常的自轉特性，相信都是因強烈的碰撞造成。

2、月球不太可能像原行星盤中形成行星那樣，起源於地球形成過程中產生的「原衛星盤」（木星土星的許多衛星是按照此種方式形成的），因為月球跟地球比起來實在是太太太大了，地球這樣大小的行星的「原衛星盤」中不可能有那麼多物質來形成如此巨大的衛星。

3、導致月球起源於地球形成時的「原衛星盤」說法不成立的另一個重要原因是月球的組成成分和地球相去甚遠：月球看起來幾乎全部由組成地球地幔的物質構成，而只有異乎尋常小的鐵質內核，相反，地球與其它類地行星比起來鐵質內核顯得不正常的偏大，這樣導致地球成為太陽系內密度最高的行星，而月球卻有著不合理的低密度。這一現象用大碰撞說卻可以很好解釋：相撞後兩個星球外層的低密度物質被拋出形成岩屑盤，而高密度的鐵質內核融合在一起形成新的地球內核。

4、對月球岩石及來自火星、小行星帶的隕石的研究表明，月岩的氧同位素比例與地球上的完全相同。氧同位素比例是標示太陽系每個天體獨特性的名片，除地球與月球外，每個天體的這一比例都各不相同。這表明月球與地球必定有同一起源，也否定了月球是被地球俘獲的天體的假說。

5、對月岩及地球岩石鋅同位素比例的研究也支持大碰撞說：月球上鋅含量比地球少很多，而所含的鋅中，重同位素比例比地球明顯高，這與鋅在超高溫下的分餾有關，在大碰撞造成的超高溫中，月球上尤其是靠近表面的大部分鋅揮發掉了，留下的主要是鋅的重同位素，而地球比月球大得多，且幾十億年來地球的地質運動從未停止，岩漿對流會將深部的鋅帶上來，使得地球表面的鋅含量更高且輕同位素比例更高。

6、有證據表明月球表面曾經普遍熔融過。相信碰撞的時候地球表面也會被完全融化（溫度大約10000℃），但因為地球一直持續地殼運動所以這些證據未能保存下來。

7、對系外行星的觀測表明，因碰撞形成的岩屑盤，在形成初期的行星系統中是很常見的現象。

當然，大碰撞說仍然只是一個比較主流的假說，並不是已經完全確認的定論。

另外，反向且緩慢自轉的金星，很可能也是這種大碰撞的結果。但金星為何沒有衛星，這個目前還沒有一個確定的解釋。主流的說法是因為金星自轉太慢，導致當初形成的衛星繞金星運行的速度超過金星自轉速度，這會導致潮汐減速，使衛星不斷向金星靠近，最後墜毀。

B、

地球-月球系統剛形成時，地球的自轉周期大概是5小時，之後地球的自轉速度就不斷地在降低，這是由月地之間的潮汐作用導致的。

月球是一顆很大的衛星，它對地球的引力很強，使得地球上的海面在朝向月球的一面會升高數米（高潮與低潮之間的潮差，最高時可達近12米），固體表面雖然無法升高這麼多，但也可以觀察到明顯的固體潮。

因為地球自轉速度比月球公轉速度快，所以地球上的高潮位置（指向月球的位置）總是在地球表面自東向西移動，其效果相當於月球引力拖著地球上一部分物質在地球表面作與地球自轉方向相反的運動，這就是潮汐摩擦，這將消耗地球自轉的動能和動量，導致自轉速度降低，而損失的自轉動能和動量絕大部分轉移到月球上，對月球造成潮汐牽引，使月球公轉加速，動能增加，進而導致月球逐漸遠離地球；同時地球損失的自轉動能還有少部分變成了熱能，使得地球表面和內部溫度升高（地球內部高溫的主要原因還是放射性物質的衰變放熱，潮汐加熱是非常次要的因素，但在木星和土星的幾個衛星上，卻是它們的火山活動的主要能量來源）；最後，地球損失的自轉動能還有一部分被人類用來發電。沒錯，潮汐能的終極來源正是地球自轉減速過程中損失的動能。

在恐龍時代，地球自轉比現在更快，一天的時間比現在更短，而那時的月球，也比現在看起來更大。

在未來，一天的時間會越來越長，而月亮則會離我們越來越遠。據推算，如果忽略太陽將在50億年後變成紅巨星並有可能吞噬地球這個因素，假定太陽系可以一直存在下去的話，那麼預計在700億年後地球將被月亮潮汐鎖定，到時候地球自轉周期和月亮公轉周期相同，月亮將永遠在地球某個方向的上空看起來不動，而地球另一面的人們將沒有機會看見月亮。

至於月亮，則早已在不知多少億年前就被地球潮汐鎖定了（具體時間目前尚未研究清楚），所以月亮始終只以同一面朝向我們。太陽系內大多數衛星目前也已經被其母行星鎖定了。

證據：

1、利用精確的計時工具可以直接測得地球自轉速度的變化，目前測得的結果是地球上一天的長度，每年延長16微秒。這也是地球自轉減速的最直接證據。

2、月地激光測距的結果：月球以38.14毫米/年的速度遠離地球，而導致其軌道升高的能量來源只能解釋為地球自轉動能的減少。

3、潮汐現象導致海面每天定時漲落，這會在海岸線上形成每天周期性的沉積，這些沉積物有些會被保留下來形成岩石。根據對沉積岩的研究表明，地質歷史上一天的時間是比現在短的，6.2億年前，一天的長度是21.9±0.4小時，一年有13.1±0.1朔望，一年有400±太陽日。具體怎樣從岩石的層理推算出一天的長短，這個我不太清楚，但有一個研究沉積岩的專家 @雲舞空城 也許知道。

4、某些古生物化石也提供了相關證據，例如鸚鵡螺。具體細節可自行搜索。

圖片回答

量子糾纏形成地球的自轉和磁場，並繞太陽作螺旋軌道運行。