书城童书自然探谜
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第5章 地球转动之谜

众所周知,地球在一个椭圆形轨道上围绕太阳公转,同时又绕地轴自转。因为这种不停的公转和自转,地球上才有了季节变化和昼夜交替。然而,是什么力量驱使地球这样永不停息地运动呢?地球运动的过去、现在、将来又是怎样的呢?

人们最容易产生的错觉,是认为地球的运动是一种标准的匀速运动,否则,一日的长短就会改变。伟大的牛顿就是这样认为的。他将整个宇宙天体的运动,看成是像上好发条的机械一样,准确无误。

其实,地球的运动是在变化着,而且极不稳定。根据“古生物钟”的研究发现,地球的自转速度在逐年变慢。如在4.4亿年的晚奥陶纪,地球公转一周要412天;到4.2亿年前的中志留纪,每年只有400天;3.7亿前年的中泥盆纪,一年为398天。

到了亿年前的晚石炭纪,每年约为385天;6500万年前的白垩纪,每年约为376天;而现在一年只有365.25天。天体物理学的计算,也就证明了地球自转正在变慢。科学家将此现象解释为是由于月球和太阳对地球的潮汐作用的结果。

石英钟的发明,使人们能更准确地测量和记录时间。通过石英钟记时观测日地的相对运动,发现在一年内地球自转存在着时快时慢的周期性变化:春季自转变慢,秋季加快。

科学家经过长期观测认为,引起这种周期性变化,与地球上的大气和冰的季节性变化有关。此外,地球内部物质的运动,如重元素下沉,向地心集中,轻元素上浮、岩浆喷发等,都会影响地球的自转速度。

除了地球的自转外,地球的公转也不是匀速运动。这是因为地球公转的轨道是一椭圆,最远点与最近点相差约500万千米。当地球远日点向近日点运动时,离太阳越近,受太阳引力的作用越强,速度越快。由近日点到远日点时则相反,运行速度减慢。

还有,地球自转轴与公转轨道并不垂直;地轴也并不稳定,而是像一个陀螺在地球轨道面上作圆锥形的旋转。地轴的两端并非始终如一地指向天空中的某一个方向,如北极点,而是围绕着这个点不规则地画着圆圈。地轴指向的这种不规则,是地球的运动所造成的。

科学家还发现,地球运动时地轴向天空划的圆圈并不规整。就是说地轴在天空上的点迹根本就不是在圆周上的移动,而是在圆周内外作周期性的摆动,摆幅为9。

由此可以看出,地球的公转和自转是许多复杂运动的组合,而不是简单的线速或角速运动。地球就像一个年老体弱的病人,一边时快时慢、摇摇摆摆地绕日运动着,一边又颤颤巍巍地自己旋转着。

地球还随太阳系一起围绕银河系运动,并随着银河系在宇宙中飞驰。地球在宇宙中运动不息,这种奔波可能自它形成时起便开始了。

就现在地球在太阳系中的运动而言,其加速或减速都离不开太阳、月亮及太阳系其他行星的引力。人们一定会问,地球最初是如何运动起来的呢?未来将如何运动下去,其自转速度会一直变慢吗?

也许,人们还会问,地球运动需要消耗能量吗?若是这样,空消耗的能量又是从何而来?它若不需消耗能量,那它是“永动机”吗?最初又是什么使它开始运动的呢?存在着所谓第一推动力吗?

第一推动力至今还只是一种推断。牛顿在总结发现的三大运动定律和万有引力定律之后,曾尽其后半生精力来研究、探索第一推动力。

他的研究结论是:上帝设计并塑造了这完美的宇宙运动机制,且给予了第一次动力,使它们运动起来。而现代科学的回答是否定的。那么,地球乃至整个宇宙的运动之谜的谜底究竟是什么呢?人类渴望早日找到破解地球转动之谜的密码。