作者Muscovy (三分熟的闹钟)
看板Gossiping
标题Re: [问卦] 地球自转
时间Fri Feb 9 05:19:34 2018
※ 引述《yoyodiy (废文心得文大师)》之铭言：
: 研究表示 因为地球自转变慢 所以今年大地震会增加
我来科科科科科普一下地球的转动啦...
研究地球的科学家会把地球的转动分成三个部分.
第一是公转, 第二是自转, 第三是地轴指向的运动.
不管是稳定性, 能量或携带的角动量, 由大排到小都是这样.
公转跟自转大家都知道, 今天科普的范围是地轴指向.
地球放在太空中转动, 它的行为跟陀螺很像.
歪放着转的陀螺, 转轴会绕圈, 没力的还会一直点头.
https://www.youtube.com/watch?v=75BM2O8ytZs
这个影片只有三秒钟, 不是我做的, 绕圈跟点头就是长这样.
地球科学家把地轴绕圈叫做 precession, 进动.
地轴点头也有个词叫做 nutation, 章动.
这两个词没什麽学问, 看到乡民用这个词唬你, 不要被吓倒了.
另外有个叫做极移的行为比较酷, 不过它不在今天科普的范围.
请自行 google: polar motion of the earth.
名词解释没学问, 有学问的是「地球转动为什麽会忽快忽慢」.
忽快忽慢的原因很单纯: 地球身上有受外力矩, 会改变角动量.
这里面有一个比较容易想像的观念...
「月球或者太阳对地球所施加的重力不均匀. 」
这当然, 地球总是有一边离月亮比较远, 另一边离月亮比较近.
但是还有另一个比较难想像的观念.
「这些重力差异, 对整个地球由内到外所施加的合力距不为零. 」
这里头有个关键是地球不是完美的球体.
想像一个鸡蛋形状的东西, 整个鸡蛋泡在一个平方反比的重力场.
这些重力加起来会让鸡蛋有转动的企图!!
好啦, 我知道有点难想, 不过重点是这句话...
「在日地月的重力系统中, 地球的质量分布导致它身上有力矩. 」
接下来就比较简单了.
有力矩的东西, 角动量就要变.
地球有很多部位能藏角动量, 乡民跳舞也有贡献, 不过自转是大宗.
它可以用进动对应外力矩, 让地轴沿特定的方向偏一下.
这种改变之下, 自转的转速是不会有变化的.
但麻烦的是, 进动所贡献的变化不能满足地球感受到的力矩.
因为它只能改变一个特定方向的角动量, 我们就说是 Z 轴好了.
另外还有 X 轴与 Y 轴的角动量也要受力矩影响.
很简单, 地轴开始点头, 它用章动来回应力矩.
这也能改变角动量, 而且很厉害的是, 章动的贡献一定跟进动垂直.
不过, 进动加章动还不够, 物理学家们说这个叫做维度不足.
就是说, 力矩有三个维度, 所以你必须用三个对付三个.
最後一个进来补偿力矩的, 就是地球自转的速度.
地球改变自转所贡献的角动量变化, 也会跟进动与章动互相垂直.
但是, 补偿的过程中, 哪个变快那个变慢其实很难说.
最大的问题就是我们不知道地球内部的质量是如何分布的.
顶多知道地球还蛮圆的...
不过呢, 偏偏这个现象的起因就是「地球其实也没那麽圆... 」
所以完蛋了, 这个研究方向没下文.
不过我们仍然知道一件事:
「如果地球所受的力矩沿着自转方向有值, 地球的转速就会变. 」
变快或变慢是可以观测的, 拿来推测一下地球内部的器官也是略懂略懂.
总之, 太阳跟月亮会让地球有时候转得快一点, 有时候慢一点.
----
接下来是比较好玩的「潮汐锁定」.
月球永远用同一面对着地球...
除了狂派要负责之外, 潮汐锁定也是另外一个原因.
科博馆的角动量守恒, 其实就是一个很好的潮汐锁定的例子.
想像你坐在一个自由转动的椅子上, 手上有个飞轮在转.
飞轮当然不会用同一个面看着你...
现在把它捏死, 让它不动, 换你开始转了, 对吧... ??
注意看飞轮, 它会跟着你一起转, 而且永远用同一个面看你.
这就是潮汐锁定.
只是地球捏死月球的力道没有你那麽暴力.
它也是用重力所产生的合力距.
这个影响是双方的, 月球的角动量减少, 地球增加.
而地月系统的总角动量不变.
捏死月球的力道叫做潮汐力.
酷酷的科幻小说会说, 「潮汐力来自於重力场的差值. 」
对月球来说, 地球的重力几乎都来自於某个方向.
把那个平均值扣掉, 就会形成一个酷酷的力场, 这些残值叫潮汐力.
之前有记者写「因为潮汐摩擦让地球自转变慢... 」
这是有点唬烂的说法, 水跟地球的质量比差太多了.
再加上产生潮汐的水又只有一部分.
而且, 月球上明明就没有水... 它怎麽也被相位锁定了!?
回到正文, 轨道的相位锁定, 关键在於「有能量散逸」.
如果地球跟月球都是刚体, 潮汐力的效应就不是这样.
它会偶尔让这个快, 偶尔让那个快, 偶尔一起快.
而重点就是整个变化会一直持续下去, 而不会变慢.
非刚体受力会产生变形, 变形生热... 物理学家们都这麽说.
月球被潮汐力蹂躏的过程中, 会因为变形生热, 而逐步损失动能.
那个变形的规模是整颗星球的哦, 从球心到球面.
损失的动能表现在月球自转越来越慢, 而且没办法恢复.
月球对地球也有同样的效应.
所以地球的自转会慢慢变成一个月.
然後太阳对地球其实也有同样的效应...
所以到了很久很久很久以後, 地球的自转会变成一年.
不过可能在度日如年之前太阳就毁灭了, 请不要太担心!!
科普完毕.
至於地球自转的加减速是不是会引起地震??我不知道.
: 结果花莲大地震
: 地球自转速度 465.1 m/s 这麽快 如果不转动
: 地球板块就不会移动 那不就不会发生地震了
: 另外地球自转那麽快 我朝天空丢棒球
: 几秒後还是进到手套 这是什麽原因? 照常识判断不是掉到几百公尺外吗?
: 有没有八卦?
其实有偏移, 它叫做柯氏力效应, 交给其他乡民来科普.
--
新诗练习：新鲜。踩破初春里的狗大便；不经意的沧桑，满溢着嫩黄的喜悦。
--
※ 发信站: 批踢踢实业坊(ptt.cc), 来自: 36.227.48.210
※ 文章网址: https://webptt.com/cn.aspx?n=bbs/Gossiping/M.1518124778.A.C66.html
1F：推 saupackage: 好烦喔一大早 02/09 05:21
2F：推 parrot11: 推地科系 02/09 05:22
3F：推 yenam: 先推假装听得懂 02/09 05:25
4F：推 ridecule: 推推推 先推再看 02/09 05:25
5F：推 kinomon: 推科普 02/09 05:25
6F：推 boriszz: 先推假装看得懂 02/09 05:26
7F：→ kinomon: 高中生表示：2万6 4万1 10万 02/09 05:27
8F：推 cubegaga: 垂直上抛 没风吹的话不会偏移吧 02/09 05:29
9F：→ cubegaga: 应该是有跨纬度的移动距离才要考虑到科氏力影响吧 02/09 05:30
10F：推 sun123456tw: 睡觉 02/09 05:30
11F：→ Muscovy: 奇怪我怎麽一直把力矩写成力距咧... O_O 02/09 05:33
12F：推 rjanujjko: 推 看懂60% 02/09 05:33
13F：→ Muscovy: 柯氏力其实是三维的哦, 往空中抛的也有, 只是很少讨论. 02/09 05:34
14F：推 Electricfish: 推专业解析 02/09 05:35
15F：推 DarkIllusion: 感觉很专业 02/09 05:36
16F：推 Benbenyale: 进动阿 还蛮重要的观念 02/09 05:36
17F：推 IsaacNewton: 讲这麽难 谁看得懂啊 02/09 05:37
18F：推 celestine412: 你是睡醒还是刚要睡啊 推认真 02/09 05:38
19F：推 cubegaga: google了一下 大概知道了 不过也要上抛距离很大才有明 02/09 05:40
20F：→ cubegaga: 显的影响吧 02/09 05:41
21F：推 pikakami: 推地科系 02/09 05:42
22F：推 jc897827: 嗯嗯 跟我想的一样呢 02/09 05:43
23F：推 B05504021: 所以其实潮汐锁定後 系统能量分布较均匀 4这样咪？ 02/09 05:44
24F：推 a94037501: 太阳跟月球不在同一个平面吗 02/09 05:55
25F：推 phoenix0710: 我智商好低 02/09 05:55
26F：推 a94037501: 地球跟月球因该角动量守恒可是月球跟黄道面有角度所以 02/09 06:01
27F：→ a94037501: 会章动? 02/09 06:01
28F：推 Dinenger: 跟我想得差不多 02/09 06:05
29F：推 acolam: 推 02/09 06:13
30F：推 jim47085: 推 知识文 02/09 06:14
31F：推 SRNOB: 呜呜呜 我物理好烂 02/09 06:16
32F：推 NotLuo: 先推了 02/09 06:24
33F：推 look: 一早就专业什麽啦 02/09 06:35
34F：推 caffpetiy: 那是什麽造成地球自转轴的变动？ 02/09 06:46
35F：推 ghaz: 推 每个字我都看得懂 02/09 06:47
36F：推 uc500: 我高中物理老师也常常跟我们说各种地球毁灭的方法 02/09 06:51
37F：→ uc500: 想起来好怀念 念物理的是不是都这样啊XD 02/09 06:52
38F：推 grimmd59570: 推专业但是没有全部看懂QQ 02/09 06:55
39F：推 ETTom: 那麽早就有科普文 推~ 02/09 07:01
40F：推 jkkkj123: 推 02/09 07:01
41F：推 drea: 本来要写的却被你写完了，好吧，给推 02/09 07:02
42F：推 lucien0410: 我物理太差 02/09 07:02
43F：推 kushikoi: 先推个 02/09 07:03
44F：推 milker: 本来想打文章的 看你也想的跟我差不多就不发了 02/09 07:07
45F：推 ericinttu: 楼下你看得懂嘛? 02/09 07:07
46F：→ chara117yun: 看不懂 我文组 02/09 07:09
47F：推 alan1943: 干，看不懂啦 给推 02/09 07:13
48F：推 NavBlack: 文组呜呜 02/09 07:14
49F：推 Ayenyen: 推 02/09 07:15
50F：推 samson5441: 专业文 02/09 07:15
51F：推 z4525881: 推科普 02/09 07:17
52F：→ stu25936: 干 结果重点是最後一句XD 02/09 07:19
53F：推 amethystboy: 文组:讲中文好吗 02/09 07:20
54F：推 jc19930401: 专业推 02/09 07:20
55F：推 carriechu: 你不要这麽专业好不好 02/09 07:20
56F：推 maxint: 专业推 02/09 07:21
57F：推 fake0824: 推 02/09 07:25
58F：推 zch1206: 推 02/09 07:28
59F：推 hsien1105: 没看完 一样值得一推 02/09 07:30
60F：→ winiS: 义大利? 02/09 07:32
61F：推 PeterSu1983: 我如果看不懂还有资格上八卦发文吗？ 02/09 07:36
62F：推 davian0118: 太多了 帮忙画一下必考部分 02/09 07:37
63F：推 diablo5566: 认真读给推 02/09 07:40
64F：推 tin123210: 这个厉害，但是我看不懂 02/09 07:42
65F：推 cheaptool: 赶快推 02/09 07:42
66F：推 jaylong: 怕别人以为我看不懂,跟着推 02/09 07:44
67F：推 ryankofish: 感谢解说 02/09 07:48
68F：推 jgpkhgadk: 看不下去推完就懂了 02/09 07:49
69F：推 sank: 看不太懂qq 02/09 07:50
70F：推 xji4m3: 这个厉害 但我看不懂XD 02/09 07:51
71F：推 qoouow: 看不懂推 02/09 07:53
72F：推 layzer: 嗯嗯跟我想得差不多 02/09 07:55
73F：推 adriano7431: 三类只看懂70%，有文组版本吗？ 02/09 07:55
74F：推 Ofianse: 原来高中力矩就是为了大学的天文啊，高中物理OK这篇计算 02/09 08:04
75F：→ Ofianse: 不难啊 02/09 08:04
76F：推 weu0713: 厉害 看不懂 02/09 08:07
77F：推 spirit119: 嘘 章动 中国用语 02/09 08:09
78F：推 lp2650056: 有看懂不过懵懵懂懂，干亏我理组 02/09 08:09
79F：推 etvalen: 不是很懂不过推认真 02/09 08:10
80F：推 zardgasuki: 推 02/09 08:11
81F：推 tsaiyii309: 有人帮忙画重点出来吗？ 02/09 08:18
82F：推 four5: 饱了 02/09 08:20
83F：推 twPenn: 推 02/09 08:23
84F：推 qazxsw0125: 原来如此，这篇非常浅显易懂 02/09 08:25
85F：推 ac9560406: 推 免得被发现我文组 02/09 08:25
86F：推 CHIMEI5566: 快推 免得被人发现我不懂 02/09 08:30
87F：推 bill0205: 不难懂 推 02/09 08:31
88F：推 piovoso: 推推 02/09 08:31
89F：推 wasd5020: 我文组 我看懂了 你们呢 02/09 08:33
90F：推 aaaa714714: 专业推 02/09 08:35
91F：推 a1m135246: 柯氏力可不可以从台风的旋转方向开始下手? 02/09 08:35
92F：推 jiejar: 推科普 02/09 08:38
93F：嘘 anendfox: 给我浓缩二十字内再讲一遍！ 02/09 08:38
94F：推 donatello: 专业推 02/09 08:40
95F：推 silencemars: 没科普 02/09 08:42
96F：推 max8568: 02/09 08:46
97F：推 ddora: 每个字都浅显易懂 02/09 08:48
98F：推 ctes940008: 推 02/09 08:50
99F：→ Muscovy: Cow, 这样写太难吸收吗?!! 我想一下. 02/09 08:55
100F：→ kagaya: 把自转拿来说抛棒球应该不回到原地的，其盲点在於忘记 02/09 08:56
101F：→ kagaya: 抛棒球之前，棒球在手上也是快速自转中，并不是静止 02/09 08:57
102F：推 boogieman: 好文快推 02/09 08:58
103F：推 cloudin: 笔记笔记 02/09 08:58
104F：推 tiuseensii: 柯4力，难道柯P不用负责吗 02/09 08:59
105F：→ kagaya: 科氏力只是微调 不会到几百公尺那麽多 02/09 08:59
106F：推 zenzai: 科班的喔～补充一下，听说太阳系以每秒200公里的速度绕着 02/09 09:01
107F：→ zenzai: 银河系的中心转～感觉重力真是太奇妙了！ 02/09 09:01
108F：推 TINBING: 大概能懂到第五页...... 02/09 09:01
109F：推 pipida00: 虽然看不太懂但是很有趣给推 02/09 09:02
110F：推 MarkAppel: 太难了 XD 02/09 09:03
111F：推 photoB1N: 一大早头好痛 02/09 09:04
112F：推 solidmiss: 原来我是笨蛋 02/09 09:05
113F：推 zenzai: 想想看：在时速800公里的飞机内向下丢一颗球，它会往後飞 02/09 09:07
114F：→ zenzai: 吗？ 02/09 09:08
115F：推 hihi0123: 专业优文 02/09 09:08
116F：推 im510: 赶快笑了不然人家以为我看不懂（咦） 02/09 09:09
117F：推 Pictor: 推 02/09 09:11
118F：推 neil9830409: 不明觉厉 02/09 09:11
119F：推 aborwang: 推... 02/09 09:12
120F：推 superww: 推 看的头好痛 02/09 09:14
121F：推 Astronoleo: 推推 02/09 09:19
122F：推 VieriKing: 赞！ 02/09 09:20
123F：推 microtek1990: 推 02/09 09:24
124F：推 senma: 公三小 02/09 09:25
125F：推 newn: 跟我想得差不多，谢谢你帮我打出来 02/09 09:26
127F：推 cycling: 有人看到米兰科维奇应该会很赌烂 02/09 09:32
128F：推 chockwang: 快推文 02/09 09:35
129F：推 cafein: 推 02/09 09:36
130F：推 danny1114: 好强推推 02/09 09:39
131F：推 summer7983: 打到一半当机，不过跟我想讲的差不多 02/09 09:47
132F：推 guanhualee3: 我听得懂一点 02/09 09:48
133F：推 liang94313: 推 02/09 09:48
134F：推 a24373314: 一大早上杀小课 干 02/09 09:51
135F：推 kaet: 其实就大二力学啊 文字叙述不难 男的是数学 02/09 09:53
136F：推 wei223: 推 02/09 09:58
137F：→ watchmeisyou: 这麽简单的东西还要你解释喔 02/09 10:01
138F：推 mynewid: 嗯嗯 02/09 10:02
139F：推 TitanEric: U文推 02/09 10:03
140F：推 Ruddy1653: 先推免得人家以为我不懂 02/09 10:03
141F：推 DKPCOFGS: 我正要发就被你抢先了 02/09 10:06
142F：推 soarling: 嗯嗯 跟我想的…先推 02/09 10:08
143F：推 ericeric91: 有点硬 02/09 10:10
144F：推 cms6384: 饭吃不下了啦 02/09 10:20
145F：推 ablabla: 推推推 02/09 10:20
146F：推 pleiades2225: 推：) 02/09 10:20
147F：推 ben701105: 推 02/09 10:23
148F：→ JameC: 所以重点是？ 02/09 10:25
149F：推 rtg3366587: 太多先推 02/09 10:26
150F：→ whoisanky: 先推 看不懂 02/09 10:27
151F：推 Junneo: 嗯嗯，跟我想的一样 02/09 10:32
152F：推 s8101026: 科普推 02/09 10:35
153F：推 wow123475: 推专业文 02/09 10:41
154F：推 Lezone: Precession(100年)Nutation(41年)Wobble(12年)各有大误差 02/09 10:43
155F：→ Lezone: 这是15年前阅读文章所学,重点是人怎麽在大误差下好好活着 02/09 10:45
156F：推 WindSucker: 恩恩 02/09 10:46
157F：推 tw88: 欸欸欸 有趣耶 有没有固定放文章的网页能拜读啊 02/09 10:47
158F：推 vans2005: 中肯推…（搔头 02/09 10:55
159F：推 tomroy: 这科普有点太不普了...... 02/09 10:59
160F：推 st2k8: 民进动? 叭叭~~地震是绿营的阴谋 02/09 11:01
161F：推 cmax: 嗯嗯浅显易懂 02/09 11:01
162F：推 bob0925: 科普推 02/09 11:03
163F：推 vvrr: 乡民跳舞也有贡献 XDDD 02/09 11:05
164F：推 shacullen: 推！ 02/09 11:05
165F：推 Eric89123: 推啦 02/09 11:09
166F：推 as891339: 推 02/09 11:10
167F：推 nija963852: 我文组 帮QQ 02/09 11:11
168F：推 terryporter: 一般人不是都说潮水跑得快 越过地球的另一侧所以拖 02/09 11:21
169F：→ terryporter: 着地球转得更慢? 02/09 11:21
170F：推 mazmaitag56: 这太硬了，吃不下 02/09 11:23
171F：推 titace: 除了半径还需考虑非均质分布，这两者改变与地震有所关联 02/09 11:23
172F：推 lbowlbow: 优质文。这已经不是基础地科的程度了XD 02/09 11:31
173F：推 Caltt: 好复杂 02/09 11:33
174F：推 moebius2: 国中地科有教过 文组不懂很奇怪 02/09 11:35
175F：推 mmarty: 八卦里卧虎藏龙啊～ 02/09 11:35
176F：推 ben1357956: 推专业 02/09 11:56
177F：推 octangus07: 专业推 02/09 12:10
178F：推 kshtainan: 02/09 12:11
179F：推 maxwellbkwt: 推 02/09 12:11
180F：推 ken890126: 米兰柯维奇 02/09 12:20
181F：推 Cybermark: 容许我称呼你为 底思抠巴力 02/09 12:25
182F：推 ilovebig99: 可以算一下何时世界末日吗 02/09 12:31
183F：推 upvu0: 看懂60%XD 02/09 12:45
184F：推 mjtsai: 你勾起了我国小一年级老师有教过. 02/09 12:50
185F：推 mystage: 推进动。上次我打高尔夫也有进洞的现象产生 02/09 13:00
186F：推 kkkk666: 高中生很熟悉 刚考完学测 地科进动还没忘 02/09 13:03
187F：推 Stan6003: 比我老师好懂hen多 02/09 13:24
188F：推 HYDE1986: 推 跟我想得一样呢 02/09 13:37
189F：推 Chen98: 推 02/09 13:46
190F：推 bobsonlin: 推！！！ 02/09 14:26
191F：推 Nesoi: 原来不4只有我看不懂 02/09 15:33
192F：推 y30048: 萤光笔要划哪？ 02/09 15:37
193F：推 exile4sih: 等一下 讲那麽多，结果你说你不知道XDDD 02/09 15:48
194F：推 bbo6uis122: 推 02/09 16:49
195F：推 Lydia66: 哈哈有人连角动量都不知道哈哈 02/09 17:07
196F：推 Tamama56: 专业推 02/09 17:25
197F：推 ai030821: 我也是这样想 02/09 19:09
198F：推 jodawa: 专业到看不懂推 02/09 19:19
199F：推 ftc1214: 推推 02/09 22:39
200F：推 abb123456: 科普 02/10 00:24
201F：推 gipo776: 推 02/10 01:07
202F：推 curlhair10: 科普推 02/10 01:41
203F：推 HuangJS: mm that's what I think 02/10 02:13
204F：推 GentIe: 有下有推 02/10 15:31
205F：推 jyrpg: 完全不知道在讲什麽推 02/19 22:17