科学家,人类水力发电的行为已影响了地球自转,这是为何?

由:你走了心碎了 发布于:2021-08-03 分类:探索 阅读:93 评论:0

我们脚下的地球时时刻刻都在自转已经成为了一个常识,在一般人看来,地球的自转是从它诞生的那一刻就开始的,不容改变,人类文明发展到现在虽然能够在一定程度上改变地表的环境,但我们无法影响地球本身。然而实际上有科学家称:人类运用水力发电的行为已经无意识的影响了地球的自转速度。

科学家,人类水力发电的行为已影响了地球自转,这是为何?

要讨论人类的水力发电是如何影响地球的,我们就得先知道地球为什么会自转。其实天体的自转在宇宙中是一个相当普遍的现象,在理论上宇宙中应该存在不自转的天体,但是到目前为止人类还没有找到过这样的天体。

那么天体是因为什么原因自转的?要谈起这个我们首先得建立一个简易的物理模型。假设这个模型是一个非常空旷的空间,这个空间的中心有一个陀螺正在不断的旋转,而这个空间中没有任何会阻碍或加快陀螺旋转的力量,其中就包含摩擦系数等等一系列的外因。

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在中国的小学或初中的物理课本上我们就学过,当世界没有摩擦力后我们轻轻推动一个物体,这个物体将沿着直线不断前进,一直到这个物体撞上什么东西前它都会一直前进。

因为力是不会消失的,没有了摩擦力的阻碍,施加在这个物体上的力在它将力量传递给下一个物体前,它将保有自己被施加力量最初一瞬间的全部力量

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因此在理论上这个物理模型中的陀螺会不断的旋转,只要没有外力对它施加影响,那么它就会一直旋转到世界末日。而我们生活的宇宙就无限接近这个物理模型,因为宇宙中除了一些辐射和电磁波外,几乎无限接近一个没有摩擦力的世界。而宇宙中的天体自然就是这个陀螺了,在没有外力影响下,这个陀螺会不断旋转下去

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在牛顿的眼中,事件的万物都是在不断运动的,因为世间万物都具备着力,只是有的物体具备的力很低,所以运动得很慢,而有的物体具备的力很高,因此运动得快。虽然在宏观世界人一旦葛优躺,在我们眼中就他就是一个静止不动的物体了,但在微观世界,组成这个人的每一个微观粒子都在持续不断运动

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因此按照牛顿对于世界的理解,天体不断运动才是常态,因为天体公转意味着它受到了更大质量的影响,天体自转意味着它自身具备着力。任何物体在受到外力影响后,自身就会被传递一定的力量,而世界上任何天体都是受到外力影响才形成的

当一个天体不自转时那会非常恐怖,因为这意味着这个天体自身在宏观表现上不具备任何的力。这种不自转的天体只在理论上存在,要自然形成需要有一系列几乎不可能存在的巧合。因此当人类观测到不自转的天体时,这个天体大概率是被某个超级文明用人工手段造出来的。

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天体为什么自转

我们先前说过,任何天体都是受外力影响才开始形成的,这就好比我们物理模型中的陀螺,它不可能自己无缘无故的开始转动,所以它必然是在受到了某个力量后才开始转动的,那么行星在形成最开始受到的力量是什么呢?目前比较主流的说法是角动量学说

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要明白角动量和天体自转之间的关系,我们首先得明白角动量的概念。从这个词的这个“量”字来看,我们能很轻易看出它是一个描述力大小的概念。简单来说,当一个物体绕圆运动的时候,它蕴含力的大小就是角动量

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天体的自转自然是绕圆运动(绕天体的自转轴运动),因此天体也具备着角动量。值得注意的是,角动量是对力的描述而非是力本身,这就好比我们讨论一个女人生了一个很重的婴儿,其中婴儿是力,而“很重”才是角动量。

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有相当多的人对于角动量的性质都有误解,觉得角动量是力的种类。因此他们都认为是角动量的作用让天体产生了自转,但其实现实正好相反,正是因为天体有了自转所以天体才有了角动量。这就好比一个女人有了生孩子这个行为才有了这个很重的婴儿,而非是有了“很重”这个东西才让这个女人有了生孩子这个行为。

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角动量有一个最基本的定律,那就是角动量守恒。所谓的角动量守恒简单来说就是物体绕圆运动的力的大小守恒,在我们先前建立的物理模型中,在没有摩擦力等外力原因下力是不会凭空消失或增加的,所以当一个物体围绕着一个圆转动,在没有外力影响的时候,这个物体所蕴含的力量从始至终都不会变化

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那么一个物体的角动量不会变化,当两个物体凑在一块呢?角动量自然也不会变化。假设两个物体的运动方向完全一致,那么当它们贴在一起的时候,这两个物体蕴含的力量就会合起来,这个合起来的物体蕴含的力不会比原来两个物体蕴含力量的总和要低,也不会比原来高,当无数的物体聚集起来也是如此。

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目前学术界主流观点认为,太阳系中的恒星以及行星几乎是一齐形成的。在太阳系还未形成之前这里有一大片的星云物质,之后在以亿年为单位的时间中,这片星云物质在万有引力的作用下聚合在了一起。

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在星云物质聚合的过程中,组成这些物质的微观粒子蕴含的极为巨大的力就表现在了宏观世界上,而世界上几乎所有微观粒子都在做圆周运动,因此在微观粒子的作用下,还未形成天体的太阳系星云开始慢慢做着圆周运动了。

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也就是说,天体的自转并不是它们诞生之后才开始的,而是它们在还未形成天体,还处于星云物质的时候就有的。值得一提的是,这些星云物质做的是圆周运动(可能并非是标准的圆),而不是绕着某一个圆心旋转。因此这些星云物质有些可能做着运动就远离了还未形成的太阳系,直到这个物质无法被这个太阳系的引力捕获。

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在星云物质聚合的过程中,比较重的物质聚合得比较快,于是在天体彻底形成后它们因为率先聚合在一起,于是成为了天体的“核,比较轻的物质聚合得比较慢,于是它们只能覆盖在“核”的表面,因此它们成为了天体的“壳”。

而天体形成以前蕴含的力可不会消失,因此在天体形成后它们会接着做圆周运动。因为这些物质聚合在了一起,所以它们力的方向得到了统一,再加上角动量守恒,如此庞大的力朝着一个方向,这就是我们观测到的天体自转了。

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天体自转受力的影响

当然,行星形成过程中各个微观粒子之间力的方向是不一样的,所以天体的角动量会被组成自身的微观粒子抵消掉一部分,组成各行星的星云物质的引力也会对彼此有影响。但只要以上影响没有让天体(或者是正在形成天体的星云)的角动量归零,那么天体就会自转。

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不会自转的天体在理论上是存在的,这种存在的前提是天体蕴含和角动量归零。而要达成这一现象非常具有巧合性。试想一下,组成一粒灰尘的微观粒子都是不计其数的,而组成一个恒星的微观粒子数量更是超越了人类的想象,而要让它们之间的角动量归零,这可是一个人类无法想象的巨大工程。这就好比让全世界70亿人在同一瞬间说出同一句话一样,这种“巧合”几乎不存在。

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由此我们可以得出结论,天体在形成过程中受到了来自微观粒子的力,当这些力的方向一致时,天体就会自转。因为力在没有外力干涉下几乎是守恒的,所以天体的自转几乎是恒定。

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地球自转速度的变化

不过注意我们这里的用词,我们说了一个几乎。实际上天体的在自转的时候是受到了外力影响的,这个影响一般来自其它天体的引力。有天文学家估算,在太阳刚刚诞生的时候,因为它才开始受到外界的影响,因此那时候地球自转的速度是非常快的,转一圈只需要8个小时左右的时间。而到了差不多一亿年以前,地球的自转速度降到了大约23.5小时一圈

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地球的自转速度大约在24小时一圈。地球这种自转速度的变慢是由太阳系中的其它天体影响的,在万有引力的影响下,地球角动量正不断的变小。不过万有引力只是力的一种,其它天体能影响地球自转,我们人类创造的力自然也能做到这一点

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人类对于地球自转速度的影响

任何物体在旋转时都会产生离心力,地球在自转时自然也会对上面的物体产生离心力(万有引力的存在保证我们不会被甩出去)。我们都知道力的作用是相互的,被地球施加离心力的物体也会反过来影响地球。

科学家,人类水力发电的行为已影响了地球自转,这是为何?

在地球自转的影响下,地球北半球的水流大多数都是自西向东流动的,这些水流蕴含的力加起来可是很多的,因此地球水流的流动也会对地球自转产生影响。那么我们将这些水流截断呢?

科学家,人类水力发电的行为已影响了地球自转,这是为何?

随着时代的发展,欧、亚、北美三大洲都修建了大量的水利工程,而这些水坝都处于高纬度地区,这里靠近地球的自转轴。因此本该流向大海最终平均分布在全球大洋的大量质量被人类囤积在了靠近地球自转轴的位置。我们先前讲过,地球自转在没有外力影响下其角动量是不变的,而地球水流当然属于地球的“内因”。

科学家,人类水力发电的行为已影响了地球自转,这是为何?

就以车轮距离,我们现在有一大一小两个车轮,当我们对这两个车轮施加同样大小的力时,因为大车轮面积更大,对它施加的力被分散到了更多的地方,因此它转一圈的时间更多。地球也是如此,大量的质量囤积在靠近地球自转中心的位置,这使得地球要转起来更容易了。

有科学家计算得出,在二战后人类修建的大量水利工程已经使得地球自转一圈的速度加快了几毫秒,也就是说在人类的影响下,一天的时间减少了几毫秒。

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此外也有一些科学家认为,大量的冰川融化、人类在欧、亚、北美三大洲修建的房屋让地球的质量出现了分布变化,这种变化都对地球的自转速度有影响。可见未来随着人类的活动,地球自转受人类的影响会越来越大。

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