怎麼做可以突然改變地球的自轉方向?
地球為什麼以這個方向自轉,如何可以改變?
一般來說,我們認為行星是從原行星盤(也就是原始太陽系中的氣體和塵埃盤)中吸積形成的,在這個吸積過程中,最終形成的原行星(雛形行星)的角動量方嚮應該和原本原行星盤的角動量的方向一致,軌道也應該近乎正圓,自轉軸應該垂直於黃道面。
所以一般來說我們認為如果一個行星環繞恆星的軌道是比較圓的,自轉方向和公轉方向都是自西向東的(也就是順行),自轉軸基本垂直於黃道面,這是比較正常的情況,如果不是,很可能是後來發生了什麼改變了原本的運動狀態。
地球現在的自轉方向似乎沒有發生過變化(沒有發現這樣的證據),但自轉軸並不是垂直於黃道面的,所以認為地球的自轉傾角是發生過變化的,這個變化和後來的月球起源假說達到了完美自恰,成為大撞擊假說的一部分。也就是說,目前認為是一個火星大小的原行星(叫做忒亞)傾斜撞擊地球,把地球「撞歪」了,而撞擊挖掘和拋射出去的碎屑又在環繞地球的軌道上重新聚集形成了如今的月球。
這麼大的撞擊事件對地球環境的破壞當然是無與倫比的,比6500萬年前造成白堊紀末大滅絕事件的那次隕石撞擊(撞擊體直徑只有十幾公里)要劇烈多了。但也正是這次撞擊,讓地球的自轉軸有了較大的傾角(23.4°),同時月球又幫助地球穩定了這個自轉軸方向(沒有這麼大衛星的火星自轉軸就曾發生過劇烈變化),於是地球才有了穩定的四季變化,所以這次撞擊對後來地球形成生命,是有益的。
如何改變地球的自轉方向?
1、如果想要突然改變的話,只有通過撞擊了。最簡單的想法,就是撞擊體給地球施加一個超過地球自轉角動量絕對值的相反方向的角動量就可以了。
但細想一下沒有那麼簡單,即使不討論那麼大的撞擊物是哪裡來的(事實上目前的太陽系中已經不太可能有這麼大的撞擊體了),太大的撞擊體(直徑超過地球的二分之一),可能直接就把地球撞碎,而不是撞反了。
那麼怎麼撞才既可能把地球撞反也不把地球撞碎呢?
想像一個簡化的情況,假設地球的自轉軸垂直於黃道面,那麼俯視圖是這樣的:
顯然,下圖①-⑥的6種極端撞擊情況里,③和④不會改變地球的自轉角動量(速度方向穿過質心),①和⑥會加快自轉(增大角動量),②和⑤會減慢自轉(減小角動量)甚至讓自轉反向。在這種直接改變經度方向的模式下,顯然最有效率的撞擊是②和⑤這樣的,也就是:
1)撞擊點離質心盡量遠(最遠也就是1個半徑的距離);
2)撞擊方向接近平行於地面(綜合1之後,百分百平行就真撞不上去了,所以1和2不可能同時百分百滿足);
也就是撞擊位置位於赤道面,撞擊角度和地面相切。
在這樣的情況下會撞碎地球么…不太容易…因為對地球的撞擊主要由垂直於地表的那個速度(動量)分量決定的,而①②⑤⑥情況下幾乎沒有垂直於地表的速度分量。換句話說,③和④那樣的正面撞擊,尤其是④那種相對速度更大的正面撞擊對地球的影響比較恐怖…而其他四種情況主要是削掉了一大塊,而不是正面撞擊那種核爆破那樣的全球性災難性的威力(說人話就是可能不會整個地球的人都死掉)。
大致算一下,地球的角動量 ,M和R是地球的質量和半徑,w是角速度,撞擊體質量m,速度v,帶來的角動量是mvR,速度取15 km/s,算下來的撞擊體質量只需要0.01個地球質量就夠了(如果兩者密度相當的話,也就是0.2個地球半徑的樣子)。
當然,除了赤道面上的撞擊,垂直赤道面方向的撞擊(通過改變南北極,也就是通過「撞翻」地球來改變自轉方向)也不是不可能,這裡我就不算了。
當然這只是理論上……實際上這麼巧合的撞擊條件近乎於不可能……但如果不是這麼巧合的撞擊角度的話,對地球尤其是生命很容易造成全球性的災難性破壞,甚至地球都整個撞碎了。
2、如果只是想改變地球的自轉方向,不計較時間的話,有一種更溫和的方式,那就是金星的模式。
金星在太陽系中的運動是很有點特別的,它繞太陽的公轉周期是225天,這個正常,開普勒定律擺在那兒呢,但它的自轉特別特別慢,243天才能自轉一圈(地球只要24個小時啊親!),是八大行星里最慢的(金星上的一天比一年還長orz),而且自轉還是逆行的(自東向西)。而,而且,麥哲倫和金星快車在跨度16年的觀測數據顯示…金星似乎還在越來越慢(16年里自轉周期增加了6.5分鐘)…
所以基本認為金星的自轉方向肯定是被改變過的,問題是怎麼改變的?
金星有厚厚的大氣層,而且大氣層自轉比內部快得多(周期只有4天),主流觀點認為是太陽和其他行星的對金星的引力作用、金星內部的核幔摩擦以及金星大氣層的潮汐拖曳幾者共同作用的結果。如果內部的核幔摩擦導致金星的自轉軸傾角變得比較大的話,再加上大氣層的潮汐拖曳,就可能直接讓自轉軸翻轉180°(南北極對調),不過這只是其中一種模型,也有一些模型認為即使沒有那麼大的自轉軸傾角,也是可能達到現在的逆行自轉的——重要的是要有厚厚的溫室氣體大氣層(Correia and Laskar, Nature, 2001)。
所以…似乎地球努力一下不斷提高溫室效應的話…說不定也是有可能慢慢達到逆行自轉的…不過…現在的金星表面大氣壓是地球的90多倍,溫度460多度…希望那時候的人類能夠進化出抵抗惡劣環境的能力或者裝備…
PS:多說幾句,和評論區的知友也有討論,關於金星的逆行自轉由大氣引起的算不算主流,emmm我必須承認其實在寫這篇之前我一直以為金星一定是被撞反了的…畢竟這是最符合直覺的嘛,but,當我真的查資料的時候發現沒有查到主流文獻的支持啊!
可能是我不太熟悉這個領域吧,所以如果你們有查到支持金星是被撞反的主流參考資料的話麻煩發我一下唄~
參考
Correia, A. C., Laskar, J. (2001). The four final rotation states of Venus.Nature,411(6839), 767.
謝邀,直接修改方向的定義就可以了。比方說原來是順時針的,在轉動方向不變情況下把文字描述轉成逆時針。嗯。。。。
好吧,就像其他答案說的,我就是來搞笑的。少年,別動不動開腦洞啊這樣很危險的,地球還是個孩子別老想著幹掉人家!!!
地球的自轉其實是來自形成地球的星星胎兒(也就是很多很多年前地球還沒出生時候地球軌道上的那一批,含當年和原始地球合體生下月球的那位)的一個綜合。想要改變的話,有一個辦法可以參考,學習金星和海王星某個逆行的衛星就行了。問題是,這樣的後果很嚴重,基本上就是。。。撞得好的撞過來的全滅地球上除去極少數生命和極少數幸運兒(參考在月球上看到地球禮花的那位宇航員)之外其他全滅,塵埃遮天蔽日幹掉剩下的一部分,還有極其頑強的,不用著急,大氣層肯定會受到影響成分變不變看撞過來的那位的具體情況,磁場會不會受影響完全看運氣,總之,有生命能歷經這一切活下來就是運氣,大氣層能保留部分是正常,生命全滅也是正常。小體型生物保存下來。。。除非他們在遠地軌道被諾亞方舟保護著等浩劫過去了再回來吧。以上是運氣好的可能。
運氣差點,也就是說角度稍微不對一點,速度稍微不對一點。。。。太陽系可能又會多一個小型天體聚集地帶了。。。_(ゝ??:)?地球還是和孩子為什麼要這麼對他
以及最好的辦法是用金星的方向術語來描繪地球的自轉這種
我還沒有活夠呢我沒有跟我想的一樣的,把太陽顛個個。很Empirical intuitively
反對各種抖機靈。
必須有強大外力,地球開始朝現在這個方向自轉理論上是從「忒伊亞」撞擊後開始的,在那之前也有自轉,但朝哪個方向不好確定,大概率還是同樣的方向,而且這個自轉則是由宇宙塵埃互相靠萬有引力匯聚起來時,逐漸變成一個整體星球,才看起來是一整個星球都在轉。
無論怎麼算,都固定了一個方向轉了很多很多年了。
所以,想瞬間改變方向,簡單,以前就有過,再來一顆跟地球差不多的星球撞一下就好了。
題外話,月球的形成起源。
得到更多事實證據支持的說法是月球形成於地球與火星般大小的天體-「忒伊亞」之間一次巨大撞擊所產生的碎片,在地球外圍聚集而形成的「大碰撞起源說」。讓時間倒流
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