著者：黃媂

天圓地方：天空是圓的、大地是平坦的，這是古代人們對「地球」結構的認知。

當太陽下降到地平面之下，夜晚就降臨了，當太陽上升到地平面之上，白晝就出現了。這是古代人們對晝夜的理念。

古代的人們還認為地球是處於靜止狀態的，是不會旋轉的，因為太陽線在天幕上不停地轉動而導致太陽會出現東邊升起，西邊沉落的現象。現代的人們都知道每經過24小時會體驗一次白天和夜晚的變更，這是因為地球的自轉所導致的。與此同時，地球不僅在自轉，而且還會以橢圓形的軌道圍繞著太陽公轉，公轉的結果就是給地球帶來了季節的變化和夜晝的變更、使地球生命繁衍生息。

【№2：瞭解】

「地球的自轉」：指的是地球圍繞地軸旋轉的運動。

在赤道上，地球自轉的線速度為465米/秒，地球自轉的平均角速度為15度/小時，仰望天空中任何的天體都是東邊升起，西邊落下的，這些都是地球自轉帶來的現象。

地軸所處的空間位置可以說得上是很穩定的，北端一直指向北極星附近的區域，從北天極的上空 俯視地球，自轉的方向是從西向東逆時針旋轉的，自轉一圈的時間約為23小時56分4.09秒，這個時間也就是天文學上所說的「恆星日」，但是現在我們所說的一天是24小時，在天文學上稱為「太陽日」。需要注意的是「恆星日」所選擇的參考物是太陽這顆恆星，因為地球一邊自轉一邊公轉，所以3分56秒的時間差正是地球公轉和自轉重疊的結果。

「地球的自轉」也是古人記錄時間的重要依據，但是由於潮汐摩擦的原因，地球的自轉速度會以100年2毫秒的速度減慢，潮汐摩擦還是造成月球每年以3-4釐米的速度離開的地球原因，地球的自轉速度除了隨著時間而減慢之外，還會出現“有時快，有時慢”的現象，目前科學界對這個奇異的現象無法作出科學的解釋。

「地球的自轉」給地球帶來的好處就是：地球自轉會造成白天和夜晚的變更、季節的變化，晝夜變更又會導致地球表面的溫度變得適宜生命的生存。

「地球的公轉」：指的是地球圍繞太陽旋轉的運動。

假如可以在宇宙深空俯視太陽系，那麼看到的景象是地球以逆時針的方式圍繞太陽公轉，公轉的軌道路線呈現為橢圓形，這就是「公轉軌道」，太陽就位於橢圓形軌道里兩個焦點其中之一的位置上。

比如每年的1月3號地球會執行到離太陽最近的區域，這個位置叫做「近日點」，每年的7月4號地球會執行到離太陽最遠的區域，這個位置叫做「遠日點」。地球公轉的方向也是逆時針從西向東運動的，軌道的長度約為9.4億千米，地球公轉的平均角速度是1度/天，平均線速度是30千米/秒，地球執行到「近日點」時公轉的速度是最快的， 執行到「遠日點」時公轉的速度是最慢的，繞日公轉一圈花費的時間是365.25天。

「黃道平面」指的是地球公轉軌道所處的平面。「赤道平面」指的是地球自轉的平面。「黃赤交角」指的是「黃道平面」與「赤道平面」兩個平面的交角。

地軸垂直於「黃道平面」與「赤道平面」的交角是66度33秒，「黃道平面」和「赤道平面」之間的「黃赤交角」是23度27秒。由此可知地球不是“挺直”球體圍繞太陽公轉的，那麼又是什麼原因導致地球可以擁有一個永動的機制呢？宇宙中的天體都存在旋轉的現象，或者可以說旋轉就是宇宙深空中的物質運動的基本方式，但是要科學地探研這些問題，首先要明確太陽系和地球是怎麼樣形成的，因為地球的公轉和自轉的執行方式與太陽系的形成有著密不可分的關係。

【№3：探研真相】

目前大多數的天文學家認為「太陽系」是透過原始星雲積聚的方式形成的，「原始星雲」也就是一些氣體雲，但是氣體雲的密度是非常稀薄的，憑內眼是根本無法看見的，由於受到某種擾動的影響，再加上萬有引力的作用，使得氣體雲向中心收縮積聚，經過上億年的漫長演變，隨著中心區域的物質溫度越來越高，密度也越來越大，最後中心區域達到了可以引發熱核反應的程度，因此演化成了恆星·太陽。形成了太陽之後，周圍的殘餘氣體物質又慢慢地以旋轉的方式積聚在一起，從而形成了一個盤旋氣體層，經過碰撞、收縮積聚等一些複雜的過程，在氣體層中漸漸積聚成固體的顆粒，經過上千萬年甚至是上億年的時間演化，微行星、原始行星就這麼形成了，直至形成了一個完整的太陽系天體系統。

測量物體直線運動的快或慢，用物理學的代名詞表達就是“速度”，但是物體旋轉的狀態又用什麼代名詞來衡量呢？

答：「角動量」——圍繞定點旋轉的物體的角動量=質量×速度×距離。

「角動量守恆定律」是物理學中非常重要的一條定律,它所表達的是：一個轉動著的物體在不受到外力作用的影響情況下,那麼這個物體的角動量就不會因為物體的形狀發生改變而變化。

舉例說明：

一個帶翅膀的“玩具陀螺”,當它在旋轉的時候突然把翅膀收縮回去，這個時候質心與定點的距離變小了,“玩具陀螺”的旋轉速度就會加快,因為這樣才能保證“玩具陀螺”的角動量不變。

「角動量守恆定律」在地球自轉速度產生中起著主導性的作用，原始星雲本來就攜帶著「角動量」,太陽系形成之後,原始星雲的角動量不但不會消失而且是一直存在的,「角動量」只不過是隨著星雲系統演化過程中被分發到該星雲的每個星體中去了，每個星體都在原始星雲中分配到各自的「角動量」。由於「角動量守恆定律」行星在積聚收縮的時候旋轉的速度也會變得越來越快。地球繞太陽的公轉、地月系統的相互繞轉以及地球的自轉，以上這些把地球誕生至今所得到的「角動量」全部瓜分了。

【№4：真相大白】

相信很多人都會有這樣一個想法，那就是地球的自轉一直是以勻速的速度運動的,如果地球的自轉速度不是勻速的，那麼每一天的時長是會存在差異的。物理學家牛頓同樣也是這樣認為的,牛頓認為宇宙中的任何天體的運動都是非常有規律的，並且是井井有條按照各自的軌道執行，如果不是這樣的話，那麼宇宙必定是一個混亂的狀態。

但是，根據目前的研究證實地球每時每刻都在發生著變化,這就說明地球是處於一個極其不穩定的狀態中，地球的自轉速度是在逐漸變慢的，其中最有說服力的就是“古生物鐘”——透過對比儲存有反應週期性生長變化的石紋化石，透過這些化石就可以推斷出生物的年齡以及地球自轉速度的變化，推斷結果如下：

距今4.4億年前的晚奧陶紀,地球圍繞太陽公轉一圈花費的時間約為412天、距今4.2億年前的中志留紀,地球圍繞太陽公轉一圈花費的時間約為400天、距今3.7億年前的中泥盆紀,地球圍繞太陽公轉一圈花費的時間約為398天、距今1億年前的晚石炭紀,地球圍繞太陽公轉一圈花費的時間約為385天、距今6500萬年前的白堊紀,地球圍繞太陽公轉一圈花費的時間376天、目前地球圍繞太陽公轉一圈花費的時間365.25天。

造成地球自轉速度變慢的主要原因是因為太陽和月球會同時對地球施加引力，使得地球發生“潮汐作用”，潮汐作用會導致地球面向和背向月球的海面發生漲潮的現象。

面向月球海面漲潮的原因：月球引力大於離心力。背向月球海面漲潮的原因：離心力大於月球引力。

當地球海面發生潮汐現象的時候,海水與海底會相互摩擦,這個時候的海洋可以說得上是翻滾的狀態，翻滾的海水就相當於汽車的制動裝置，從而使得地球的自轉速度被牽制了，翻滾的海水導致了地球自轉減慢。

【№5：目前科學界對地球自轉速率時而不同的奇異現象無法作出科學的解釋】

現在的我們是處於一個高科技的時代,這就表明可以對時間進行更準確地測量了，記錄的時間顯示1年當中地球的自轉速率會出現“時快”、“時慢”的週期性變化現象。在春季的時候，地球的自轉速率是比較緩慢的,但是進入秋季以後，地球的自轉速率會比春季時候的快。為此科學學家更是頭痛不已，因為目前科學界對地球自轉速率時而不同的奇異現象無法作出科學的解釋。

本人見解：

週期性變化的原因是：當進入秋季的時候，地球上的一些大氣和水分子會由於溫度的影響導致凝固成冰，結冰的的時候“潮汐作用”造成的海水翻滾現象就減少了，從而沒有減慢地球的自轉速度，反而是比春季的時候快了。

除此之外,地球公轉的速度也不是勻速運動的，地球公轉的軌道是呈現橢圓形的,「遠日點」與「近日點」相隔的距離大約是500萬千米，當地球從西邊的「遠日點」向東邊的「近日點」執行時，接近太陽的時候,地球受到太陽引力的作用就會加大,速度也就會變得快一點。相反地，從「近日點」執行到「遠日點」的時候,地球受到太陽引力的作用就會減小,速度也就會減慢一些。

【№6：黃媂·結語】

綜上所述，導致地球會有自轉和公轉的現象，要考慮的因素實在是太多了,當中的因素是非常複雜的，並不是簡單的「遠日點」、「近日點」、“潮汐作用”、「角動量」、「角動量守恆定律」就能夠把這個問題解答出來的。因為地球不止是圍繞太陽旋轉的，太陽系其實也是圍繞著銀河系旋轉的,事實上銀河系也是圍繞著中心黑洞旋轉的。

地球、太陽系、銀河系在宇宙中不斷地旋轉著，這種旋轉的機制可能在宇宙誕生之時就已經存在了，地球旋轉的速度時而加速、時而減速的現象，或許與太陽、月亮以及太陽系其他行星的引力存在著一定的關聯性。

圖解：太陽圍繞銀河系旋轉的公轉軌道

作品回顧