有位朋友問了一個(gè)問題:假如地球停止了自轉(zhuǎn),地球磁場(chǎng)會(huì)消失嗎?這個(gè)問題挺有意思的。我們不妨腦洞再大一些:假如地球停止自轉(zhuǎn)會(huì)發(fā)生什么?假如地球停止公轉(zhuǎn)又會(huì)發(fā)生什么呢?我們從科學(xué)的角度,一起來聊一聊這個(gè)話題。
當(dāng)?shù)厍蛲V棺赞D(zhuǎn),世界瞬間崩塌
1.極端慣性引發(fā)的災(zāi)難
地球自從誕生之日開始就在自西向東自轉(zhuǎn)著,從來沒有停止過,赤道地區(qū)的自轉(zhuǎn)速度高達(dá)1670公里/小時(shí)。一旦地球突然停止自轉(zhuǎn),由于慣性,地球表面的物體都會(huì)因?yàn)閼T性而以原速度向東拋射出去。這必然會(huì)引發(fā)毀滅性的撞擊和破壞。
想象一下,在赤道附近,一輛靜止在地面的汽車,會(huì)像子彈一樣被拋向空中,以超過音速的速度飛馳。高樓大廈會(huì)瞬間崩塌,因?yàn)樗鼈兊母鶡o法承受如此巨大的慣性沖擊。海洋中的水也會(huì)因慣性繼續(xù)流動(dòng),引發(fā)高達(dá)數(shù)千米的超級(jí)海嘯,沿海城市瞬間會(huì)被淹沒在洶涌的波濤之下。
這一切都源于牛頓第一定律,即任何物體都要保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止的狀態(tài),直到外力迫使它改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為止。地球突然停止自轉(zhuǎn),而地球上的物體依舊保持原有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),從而引發(fā)了這場(chǎng)毀滅性的慣性災(zāi)難。
2.氣候系統(tǒng)的崩潰
一旦地球停止自轉(zhuǎn),大氣環(huán)流也會(huì)被徹底打亂。原本因地球自轉(zhuǎn)而形成的信風(fēng)、西風(fēng)帶等將不復(fù)存在。陽光持續(xù)照射地球的一側(cè),使得這一側(cè)溫度急劇升高,可能超過100℃。而另一側(cè)可能溫度急劇下降至100℃以下,陷入永恒的黑暗與寒冷。當(dāng)?shù)厍蛲V棺赞D(zhuǎn),洋流循環(huán)被破壞,赤道地區(qū)會(huì)變得更加炎熱,而極地地區(qū)會(huì)更加寒冷,整個(gè)地球的氣候系統(tǒng)將陷入崩潰,
3.地質(zhì)劇變,磁場(chǎng)消失
地球停止自轉(zhuǎn)影響的不僅僅是地球表面還有地球的內(nèi)部。地球的地核是一個(gè)高溫、高壓的液態(tài)金屬球,在地球自轉(zhuǎn)的過程中,地核與地幔之間的摩擦力促使地核產(chǎn)生電流,進(jìn)而形成地球的磁場(chǎng)。
當(dāng)?shù)厍蛲V棺赞D(zhuǎn),地核與地幔之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)發(fā)生改變,地球磁場(chǎng)會(huì)逐漸減弱甚至消失。沒有了磁場(chǎng)的保護(hù),太陽風(fēng)攜帶的高能粒子將直接沖擊地球大氣層,破壞臭氧層,使地球表面暴露在強(qiáng)烈的太陽輻射之下。
此外,地球自轉(zhuǎn)的停止會(huì)改變地球內(nèi)部的應(yīng)力分布。地球并非是一個(gè)完美的球體,由于自轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力,使得地球是一個(gè)赤道略鼓,兩極稍扁的橢球體。一旦自轉(zhuǎn)停止,地球會(huì)變得更圓了。然而,這種形狀的改變會(huì)引發(fā)大規(guī)模的地震和火山噴發(fā)。板塊運(yùn)動(dòng)也會(huì)因?yàn)閮?nèi)部應(yīng)力的改變而變得異常活躍,山脈可能會(huì)在短時(shí)間內(nèi)隆起或崩塌,地貌將發(fā)生翻天覆地的變化。
4.對(duì)生命的影響
上述一系列的災(zāi)難對(duì)地球上的生命來說,無疑是滅頂之災(zāi)。絕大多數(shù)生物已經(jīng)適應(yīng)了現(xiàn)有的晝夜節(jié)律和氣候環(huán)境,地球停止自轉(zhuǎn)導(dǎo)致的極端氣候和環(huán)境變化,將使大量生物無法適應(yīng)而滅絕。或許只有極少數(shù)適應(yīng)極端環(huán)境的微生物才能幸存下來吧。
當(dāng)?shù)厍蛲V构D(zhuǎn),64天后墜入太陽
1.動(dòng)能瞬間釋放的后果
地球在自轉(zhuǎn)的同時(shí)也在圍繞著太陽公轉(zhuǎn),公轉(zhuǎn)速度更是高達(dá)29.78公里/秒。這個(gè)速度使地球能夠在太陽的引力作用下保持穩(wěn)定的軌道。一旦地球停止公轉(zhuǎn),就像一輛高速行駛的汽車突然撞上了一堵厚墻,原本維持軌道運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能將瞬間釋放。通過計(jì)算得知,地球公轉(zhuǎn)的動(dòng)能約為2.65×10^33J,相當(dāng)于太陽7秒鐘釋放的能量。根據(jù)能量守恒定律,這些巨大的動(dòng)能不得不尋找其他的方式釋放出去,最終只能轉(zhuǎn)變成熱能。這些能量足以將地球融化為一團(tuán)熾熱的云霧。
2.地球墜向太陽
地球一旦停止公轉(zhuǎn),即使沒有被汽化,后面也會(huì)面臨可怕的后果。它會(huì)失去用來平衡太陽引力的離心力。如此一來,地球會(huì)在太陽強(qiáng)大的引力作用下,開始向太陽墜落。
太陽的質(zhì)量巨大,其引力也極其強(qiáng)大。隨著地球逐漸靠近太陽,引力會(huì)越來越強(qiáng),地球的墜落速度會(huì)不斷加快。在墜落過程中,地球會(huì)受到太陽強(qiáng)大的潮汐力作用。潮汐力會(huì)使地球發(fā)生形變,就像月球?qū)Φ厍虻囊σl(fā)潮汐一樣,只不過太陽對(duì)地球的潮汐力要強(qiáng)大得多。地球的兩端會(huì)被拉伸,地殼會(huì)受到巨大的應(yīng)力,導(dǎo)致大規(guī)模的地震和火山爆發(fā)。
隨著距離太陽越來越近,地球表面的溫度會(huì)急劇上升。在距離太陽約1500萬千米時(shí),地球表面溫度將高達(dá)數(shù)千攝氏度,大氣會(huì)被完全剝離,海洋會(huì)瞬間汽化。最終,地球會(huì)像一顆流星一樣,以每秒鐘617公里的速度墜入太陽的火海之中,徹底消失在宇宙中。
那么一旦地球停止公轉(zhuǎn),它會(huì)多久掉到太陽上面呢?如果我們把地球墜向太陽的過程看成是一顆軌道極扁的彗星就可以根據(jù)開普勒第三定律行星的公轉(zhuǎn)周期和軌道半徑之間的關(guān)系計(jì)算出來,結(jié)果為64天。
這么看來,無論是地球停止自轉(zhuǎn)還是停止公轉(zhuǎn)其后果都是災(zāi)難性的。還好,這些情況只存在于腦洞大開的想象之中,現(xiàn)實(shí)中是不可能發(fā)生的。但通過對(duì)這些假設(shè)情況的探討,我們可以更加深刻地認(rèn)識(shí)到地球現(xiàn)有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)地球上的生命和環(huán)境是多么的重要。地球就像一個(gè)精密運(yùn)轉(zhuǎn)的宇宙機(jī)器,任何一個(gè)關(guān)鍵部分的改變,都可能引發(fā)災(zāi)難性的后果??!大家說是這樣吧?
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