作业帮地球自转为什么一定是由西向东?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/05/06 03:21:39
地球自转为什么一定是由西向东?
地球自转为什么一定是由西向东?
地球自转为什么一定是由西向东?
是太阳风的作用.
70年代,太空探测发现太阳在刮“风”!即太阳表面的等离子体微粒流在向四面八方猛吹,在地球轨道附近实测平均风速约为450公里／秒,有时达到770公里／秒.微粒流中绝大多数是氢原子核,其次是氦核及少量其它元素的原子核.这些带电粒子流在地球轨 道空间呼啸而过,对阻拦它们前进的一切障碍都会给予一定冲力,它把太空探测器吹得左旋右转,把彗星的气体和尘埃从彗头吹出,形成几千万公里长的彗发,把地球磁层吹变形,迎风面被挤压在约8万公里半径之内,而避风面却延长到200多万公里之遥.
地球磁层实际就是地球磁场俘获的等离子微粒圈层,由于它的屏蔽作用,高速撞来的太阳风质子流便停止在它的外沿,形成所谓“激波”.太阳风中每个氢原子核撞击地球等离子圈层的力可由牛顿第二运动定律求得.
F＝ma
一个氢原子核的质量m为1?.67×10?－27?公斤,a为它的加速度,a＝（v－v?0）／t,如这个氢原子核撞向地球等离子层后,其速度v在1秒钟内从460公里／秒变为0,那么a就为460000米／秒?2,由此而知这个氢原子核作用于地球等 离子圈层的力为7?68×10?－22?牛顿.地球等离子圈层（磁层）半径约31万公里,其最大截面面积约3×10?21?厘米?2,已知地球轨道附近太阳风的密度约每厘米?3含5个氢原子核,那么每1秒钟内撞向地球等离子圈层的氢原子核数将为6?.9×10?29?个,由此可求出太阳风每秒钟作用于地球等离子圈层的总推力为5.3亿牛顿.这个力相当于使5?3亿吨的物体每秒钟获得1毫米的加速度,而整个地球等离子大气的质量不超过6000吨,故向日面的等离子大气完全在太阳风力的支配之中.因 等离子体浮在地球大气之上,大气是等离子体的载体,太阳风对等离子圈层的这个压力必然向下传递,使大气圈层也产生相应的形变.据气象学对地球大气的测定,地球大气总重量约5300万亿吨,而背日面大气通常比向日面大气厚1／10.也就是说,背日面大气比 向日面大气重530万亿吨.考虑高空的大气非常稀薄,现假定它的大气密度只相当低空大气的百万分之一,即背日面的大气只比向日面的大气重5?.3亿吨.如果太空没有一个外力,大气应该平衡地分布在地球质心的两侧,那么这5.3亿吨的外力是从哪里来的呢?显然是太阳风力,是太阳风通过带电粒子压迫地球等离子层,而间接作用于地球大气的结果.
太阳风是太空中的第三种力,像一只看不见的巨掌推顶着地球,当然,由于地球的质量太大,它无法把地球推出轨道,但它恒久地作用于地球的一侧,必然影响地球在太空的行走姿态,地球自转必然与太阳风力有关.
如果地球静止在太空,那么太阳风的风力再大,其压力都平衡地作用在地球质心的两侧,它能把地球沿X轴方向向右推出,但无法把地球推转.事实上,地球并没有停止在太空,而是以每小时10万公里的高速绕着太阳 公转,对于一个运动着的天体来说,情况就不同了,太阳风的压力偏在Y轴的左侧,这就必然产生一个力矩.从理论上说,一个飘浮在太空的物体是没有摩擦阻力的,只要有哪怕仅1公斤的力矩,也能扳动一个巨大天体的转柄,因为1公斤的外力就已经打破了天体围绕质心 的平衡.
由于太阳风粒子流的质点运动方向与地球公转轨道的角度接近90°,而且恒久地作用在向日面一侧,故可设太阳风的合力作用在C点,且压力为5?3亿吨,而C点的物质随O点沿Y轴高速前进时,这个横向压力就成为C点纵向前进时的摩擦阻力,相当于左半球被一个气 体刹车瓦包住或外加了一个5?3亿吨的无形负荷.同水面滚动 的气球一样,球皮与水面的接触点就是滚动摩擦点,相当于C点.一旦C点附近出现一个摩擦阻力,就会使左半球作减速运动,无阻力的右半球仍在惯性作 用下按原速沿Y轴运动.假如右半球的惯性力集中在A点、方向与Y轴相同、力F刚好为5.3亿牛顿,力臂r取地球赤道半径的一半,即取3189公里,A点力矩M便由下式可得：
M＝r×F
＝3189000米×5?.3亿牛顿
＝1?.7×10?15?米·牛顿
这个力矩M使A点总是快于地球公转前进的平均速度,导致地球绕地轴O点作逆时针圆周运动,即从北极看,自西向东旋转.