是什么力量驱使地球如此永不停息地运动——在围绕地轴自转的同时,又在一个椭圆形轨道上环绕太阳公转,带来昼夜交替和季节变化,使人类及万物繁衍生息?
天文学家认为,太阳系是由古代的原始星云形成的。原始星云因受到某种扰动影响,再加上引力的作用而向中心收缩。经过漫长的演化,中心部分物质的气温越来越高,密度也越来越大,最后演变成了太阳。太阳周围的残余气体,慢慢形成了一个旋转的盘状气体层,最终形成了一个完整的太阳系天体。
牛顿像
大家知道,如果要测量物体直线运动的快慢,应该用速度来表示,但如何来衡量物体旋转的状况呢?物理学中有一种办法就是用“角动量”。一个绕定点转动的物体,它的角动量就是质量乘以速度,再乘以该物体与定点的距离。牛顿的角动量守恒定律指出,一个转动的物体只要不受外力作用,它的角动量就不会因物体形状的变化而发生变化。例如一个芭蕾舞演员,当他在旋转的时候突然把手臂收起来,他的旋转速度就会加快,以保持角动量不变。
地球的自转和公转也遵循这一规律。因为原始星云原本就带有角动量,在形成太阳系之后,它的角动量仍然不会损失,但已经进行了重新分布,各个星体在漫长的演变过程中都从原始星云中得到了各自的角动量。由于角动量守恒,行星在收缩的过程中转速也将越来越快。地球也是这样,它获得的角动量主要分配在地球绕太阳的公转、地月系统的相互绕转以及地球的自转中。