作者Muscovy (三分熟的鬧鐘)
看板Gossiping
標題Re: [問卦] 地球自轉
時間Fri Feb 9 05:19:34 2018
※ 引述《yoyodiy (廢文心得文大師)》之銘言：
: 研究表示 因為地球自轉變慢 所以今年大地震會增加
我來科科科科科普一下地球的轉動啦...
研究地球的科學家會把地球的轉動分成三個部分.
第一是公轉, 第二是自轉, 第三是地軸指向的運動.
不管是穩定性, 能量或攜帶的角動量, 由大排到小都是這樣.
公轉跟自轉大家都知道, 今天科普的範圍是地軸指向.
地球放在太空中轉動, 它的行為跟陀螺很像.
歪放著轉的陀螺, 轉軸會繞圈, 沒力的還會一直點頭.
https://www.youtube.com/watch?v=75BM2O8ytZs
這個影片只有三秒鐘, 不是我做的, 繞圈跟點頭就是長這樣.
地球科學家把地軸繞圈叫做 precession, 進動.
地軸點頭也有個詞叫做 nutation, 章動.
這兩個詞沒什麼學問, 看到鄉民用這個詞唬你, 不要被嚇倒了.
另外有個叫做極移的行為比較酷, 不過它不在今天科普的範圍.
請自行 google: polar motion of the earth.
名詞解釋沒學問, 有學問的是「地球轉動為什麼會忽快忽慢」.
忽快忽慢的原因很單純: 地球身上有受外力矩, 會改變角動量.
這裡面有一個比較容易想像的觀念...
「月球或者太陽對地球所施加的重力不均勻. 」
這當然, 地球總是有一邊離月亮比較遠, 另一邊離月亮比較近.
但是還有另一個比較難想像的觀念.
「這些重力差異, 對整個地球由內到外所施加的合力距不為零. 」
這裡頭有個關鍵是地球不是完美的球體.
想像一個雞蛋形狀的東西, 整個雞蛋泡在一個平方反比的重力場.
這些重力加起來會讓雞蛋有轉動的企圖!!
好啦, 我知道有點難想, 不過重點是這句話...
「在日地月的重力系統中, 地球的質量分佈導致它身上有力矩. 」
接下來就比較簡單了.
有力矩的東西, 角動量就要變.
地球有很多部位能藏角動量, 鄉民跳舞也有貢獻, 不過自轉是大宗.
它可以用進動對應外力矩, 讓地軸沿特定的方向偏一下.
這種改變之下, 自轉的轉速是不會有變化的.
但麻煩的是, 進動所貢獻的變化不能滿足地球感受到的力矩.
因為它只能改變一個特定方向的角動量, 我們就說是 Z 軸好了.
另外還有 X 軸與 Y 軸的角動量也要受力矩影響.
很簡單, 地軸開始點頭, 它用章動來回應力矩.
這也能改變角動量, 而且很厲害的是, 章動的貢獻一定跟進動垂直.
不過, 進動加章動還不夠, 物理學家們說這個叫做維度不足.
就是說, 力矩有三個維度, 所以你必須用三個對付三個.
最後一個進來補償力矩的, 就是地球自轉的速度.
地球改變自轉所貢獻的角動量變化, 也會跟進動與章動互相垂直.
但是, 補償的過程中, 哪個變快那個變慢其實很難說.
最大的問題就是我們不知道地球內部的質量是如何分布的.
頂多知道地球還蠻圓的...
不過呢, 偏偏這個現象的起因就是「地球其實也沒那麼圓... 」
所以完蛋了, 這個研究方向沒下文.
不過我們仍然知道一件事:
「如果地球所受的力矩沿著自轉方向有值, 地球的轉速就會變. 」
變快或變慢是可以觀測的, 拿來推測一下地球內部的器官也是略懂略懂.
總之, 太陽跟月亮會讓地球有時候轉得快一點, 有時候慢一點.
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接下來是比較好玩的「潮汐鎖定」.
月球永遠用同一面對著地球...
除了狂派要負責之外, 潮汐鎖定也是另外一個原因.
科博館的角動量守恆, 其實就是一個很好的潮汐鎖定的例子.
想像你坐在一個自由轉動的椅子上, 手上有個飛輪在轉.
飛輪當然不會用同一個面看著你...
現在把它捏死, 讓它不動, 換你開始轉了, 對吧... ??
注意看飛輪, 它會跟著你一起轉, 而且永遠用同一個面看你.
這就是潮汐鎖定.
只是地球捏死月球的力道沒有你那麼暴力.
它也是用重力所產生的合力距.
這個影響是雙方的, 月球的角動量減少, 地球增加.
而地月系統的總角動量不變.
捏死月球的力道叫做潮汐力.
酷酷的科幻小說會說, 「潮汐力來自於重力場的差值. 」
對月球來說, 地球的重力幾乎都來自於某個方向.
把那個平均值扣掉, 就會形成一個酷酷的力場, 這些殘值叫潮汐力.
之前有記者寫「因為潮汐摩擦讓地球自轉變慢... 」
這是有點唬爛的說法, 水跟地球的質量比差太多了.
再加上產生潮汐的水又只有一部分.
而且, 月球上明明就沒有水... 它怎麼也被相位鎖定了!?
回到正文, 軌道的相位鎖定, 關鍵在於「有能量散逸」.
如果地球跟月球都是剛體, 潮汐力的效應就不是這樣.
它會偶爾讓這個快, 偶爾讓那個快, 偶爾一起快.
而重點就是整個變化會一直持續下去, 而不會變慢.
非剛體受力會產生變形, 變形生熱... 物理學家們都這麼說.
月球被潮汐力蹂躪的過程中, 會因為變形生熱, 而逐步損失動能.
那個變形的規模是整顆星球的哦, 從球心到球面.
損失的動能表現在月球自轉越來越慢, 而且沒辦法恢復.
月球對地球也有同樣的效應.
所以地球的自轉會慢慢變成一個月.
然後太陽對地球其實也有同樣的效應...
所以到了很久很久很久以後, 地球的自轉會變成一年.
不過可能在度日如年之前太陽就毀滅了, 請不要太擔心!!
科普完畢.
至於地球自轉的加減速是不是會引起地震??我不知道.
: 結果花蓮大地震
: 地球自轉速度 465.1 m/s 這麼快 如果不轉動
: 地球板塊就不會移動 那不就不會發生地震了
: 另外地球自轉那麼快 我朝天空丟棒球
: 幾秒後還是進到手套 這是什麼原因? 照常識判斷不是掉到幾百公尺外嗎?
: 有沒有八卦?
其實有偏移, 它叫做柯氏力效應, 交給其他鄉民來科普.
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新詩練習：新鮮。踩破初春裡的狗大便；不經意的滄桑，滿溢著嫩黃的喜悅。
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1F：推 saupackage: 好煩喔一大早 02/09 05:21
2F：推 parrot11: 推地科系 02/09 05:22
3F：推 yenam: 先推假裝聽得懂 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: 先推假裝看得懂 02/09 05:26
7F：→ kinomon: 高中生表示：2萬6 4萬1 10萬 02/09 05:27
8F：推 cubegaga: 垂直上拋 沒風吹的話不會偏移吧 02/09 05:29
9F：→ cubegaga: 應該是有跨緯度的移動距離才要考慮到科氏力影響吧 02/09 05:30
10F：推 sun123456tw: 睡覺 02/09 05:30
11F：→ Muscovy: 奇怪我怎麼一直把力矩寫成力距咧... O_O 02/09 05:33
12F：推 rjanujjko: 推 看懂60% 02/09 05:33
13F：→ Muscovy: 柯氏力其實是三維的哦, 往空中拋的也有, 只是很少討論. 02/09 05:34
14F：推 Electricfish: 推專業解析 02/09 05:35
15F：推 DarkIllusion: 感覺很專業 02/09 05:36
16F：推 Benbenyale: 進動阿 還蠻重要的觀念 02/09 05:36
17F：推 IsaacNewton: 講這麼難 誰看得懂啊 02/09 05:37
18F：推 celestine412: 你是睡醒還是剛要睡啊 推認真 02/09 05:38
19F：推 cubegaga: google了一下 大概知道了 不過也要上拋距離很大才有明 02/09 05:40
20F：→ cubegaga: 顯的影響吧 02/09 05:41
21F：推 pikakami: 推地科系 02/09 05:42
22F：推 jc897827: 嗯嗯 跟我想的一樣呢 02/09 05:43
23F：推 B05504021: 所以其實潮汐鎖定後 系統能量分佈較均勻 4這樣咪？ 02/09 05:44
24F：推 a94037501: 太陽跟月球不在同一個平面嗎 02/09 05:55
25F：推 phoenix0710: 我智商好低 02/09 05:55
26F：推 a94037501: 地球跟月球因該角動量守恆可是月球跟黃道面有角度所以 02/09 06:01
27F：→ a94037501: 會章動? 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 知識文 02/09 06:14
31F：推 SRNOB: 嗚嗚嗚 我物理好爛 02/09 06:16
32F：推 NotLuo: 先推了 02/09 06:24
33F：推 look: 一早就專業什麼啦 02/09 06:35
34F：推 caffpetiy: 那是什麼造成地球自轉軸的變動？ 02/09 06:46
35F：推 ghaz: 推 每個字我都看得懂 02/09 06:47
36F：推 uc500: 我高中物理老師也常常跟我們說各種地球毀滅的方法 02/09 06:51
37F：→ uc500: 想起來好懷念 念物理的是不是都這樣啊XD 02/09 06:52
38F：推 grimmd59570: 推專業但是沒有全部看懂QQ 02/09 06:55
39F：推 ETTom: 那麼早就有科普文 推~ 02/09 07:01
40F：推 jkkkj123: 推 02/09 07:01
41F：推 drea: 本來要寫的卻被你寫完了，好吧，給推 02/09 07:02
42F：推 lucien0410: 我物理太差 02/09 07:02
43F：推 kushikoi: 先推個 02/09 07:03
44F：推 milker: 本來想打文章的 看你也想的跟我差不多就不發了 02/09 07:07
45F：推 ericinttu: 樓下你看得懂嘛? 02/09 07:07
46F：→ chara117yun: 看不懂 我文組 02/09 07:09
47F：推 alan1943: 幹，看不懂啦 給推 02/09 07:13
48F：推 NavBlack: 文組嗚嗚 02/09 07:14
49F：推 Ayenyen: 推 02/09 07:15
50F：推 samson5441: 專業文 02/09 07:15
51F：推 z4525881: 推科普 02/09 07:17
52F：→ stu25936: 幹 結果重點是最後一句XD 02/09 07:19
53F：推 amethystboy: 文組:講中文好嗎 02/09 07:20
54F：推 jc19930401: 專業推 02/09 07:20
55F：推 carriechu: 你不要這麼專業好不好 02/09 07:20
56F：推 maxint: 專業推 02/09 07:21
57F：推 fake0824: 推 02/09 07:25
58F：推 zch1206: 推 02/09 07:28
59F：推 hsien1105: 沒看完 一樣值得一推 02/09 07:30
60F：→ winiS: 義大利? 02/09 07:32
61F：推 PeterSu1983: 我如果看不懂還有資格上八卦發文嗎？ 02/09 07:36
62F：推 davian0118: 太多了 幫忙畫一下必考部分 02/09 07:37
63F：推 diablo5566: 認真讀給推 02/09 07:40
64F：推 tin123210: 這個厲害，但是我看不懂 02/09 07:42
65F：推 cheaptool: 趕快推 02/09 07:42
66F：推 jaylong: 怕別人以為我看不懂,跟著推 02/09 07:44
67F：推 ryankofish: 感謝解說 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: 這個厲害 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: 三類只看懂70%，有文組版本嗎？ 02/09 07:55
74F：推 Ofianse: 原來高中力矩就是為了大學的天文啊，高中物理OK這篇計算 02/09 08:04
75F：→ Ofianse: 不難啊 02/09 08:04
76F：推 weu0713: 厲害 看不懂 02/09 08:07
77F：推 spirit119: 噓 章動 中國用語 02/09 08:09
78F：推 lp2650056: 有看懂不過懵懵懂懂，幹虧我理組 02/09 08:09
79F：推 etvalen: 不是很懂不過推認真 02/09 08:10
80F：推 zardgasuki: 推 02/09 08:11
81F：推 tsaiyii309: 有人幫忙畫重點出來嗎？ 02/09 08:18
82F：推 four5: 飽了 02/09 08:20
83F：推 twPenn: 推 02/09 08:23
84F：推 qazxsw0125: 原來如此，這篇非常淺顯易懂 02/09 08:25
85F：推 ac9560406: 推 免得被發現我文組 02/09 08:25
86F：推 CHIMEI5566: 快推 免得被人發現我不懂 02/09 08:30
87F：推 bill0205: 不難懂 推 02/09 08:31
88F：推 piovoso: 推推 02/09 08:31
89F：推 wasd5020: 我文組 我看懂了 你們呢 02/09 08:33
90F：推 aaaa714714: 專業推 02/09 08:35
91F：推 a1m135246: 柯氏力可不可以從颱風的旋轉方向開始下手? 02/09 08:35
92F：推 jiejar: 推科普 02/09 08:38
93F：噓 anendfox: 給我濃縮二十字內再講一遍！ 02/09 08:38
94F：推 donatello: 專業推 02/09 08:40
95F：推 silencemars: 沒科普 02/09 08:42
96F：推 max8568: 02/09 08:46
97F：推 ddora: 每個字都淺顯易懂 02/09 08:48
98F：推 ctes940008: 推 02/09 08:50
99F：→ Muscovy: Cow, 這樣寫太難吸收嗎?!! 我想一下. 02/09 08:55
100F：→ kagaya: 把自轉拿來說拋棒球應該不回到原地的，其盲點在於忘記 02/09 08:56
101F：→ kagaya: 拋棒球之前，棒球在手上也是快速自轉中，並不是靜止 02/09 08:57
102F：推 boogieman: 好文快推 02/09 08:58
103F：推 cloudin: 筆記筆記 02/09 08:58
104F：推 tiuseensii: 柯4力，難道柯P不用負責嗎 02/09 08:59
105F：→ kagaya: 科氏力只是微調 不會到幾百公尺那麼多 02/09 08:59
106F：推 zenzai: 科班的喔～補充一下，聽說太陽系以每秒200公里的速度繞著 02/09 09:01
107F：→ zenzai: 銀河系的中心轉～感覺重力真是太奇妙了！ 02/09 09:01
108F：推 TINBING: 大概能懂到第五頁...... 02/09 09:01
109F：推 pipida00: 雖然看不太懂但是很有趣給推 02/09 09:02
110F：推 MarkAppel: 太難了 XD 02/09 09:03
111F：推 photoB1N: 一大早頭好痛 02/09 09:04
112F：推 solidmiss: 原來我是笨蛋 02/09 09:05
113F：推 zenzai: 想想看：在時速800公里的飛機內向下丟一顆球，它會往後飛 02/09 09:07
114F：→ zenzai: 嗎？ 02/09 09:08
115F：推 hihi0123: 專業優文 02/09 09:08
116F：推 im510: 趕快笑了不然人家以為我看不懂（咦） 02/09 09:09
117F：推 Pictor: 推 02/09 09:11
118F：推 neil9830409: 不明覺厲 02/09 09:11
119F：推 aborwang: 推... 02/09 09:12
120F：推 superww: 推 看的頭好痛 02/09 09:14
121F：推 Astronoleo: 推推 02/09 09:19
122F：推 VieriKing: 讚！ 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，謝謝你幫我打出來 02/09 09:26
127F：推 cycling: 有人看到米蘭科維奇應該會很賭爛 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: 好強推推 02/09 09:39
131F：推 summer7983: 打到一半當機，不過跟我想講的差不多 02/09 09:47
132F：推 guanhualee3: 我聽得懂一點 02/09 09:48
133F：推 liang94313: 推 02/09 09:48
134F：推 a24373314: 一大早上殺小課 幹 02/09 09:51
135F：推 kaet: 其實就大二力學啊 文字敘述不難 男的是數學 02/09 09:53
136F：推 wei223: 推 02/09 09:58
137F：→ watchmeisyou: 這麼簡單的東西還要你解釋喔 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: 先推免得人家以為我不懂 02/09 10:03
141F：推 DKPCOFGS: 我正要發就被你搶先了 02/09 10:06
142F：推 soarling: 嗯嗯 跟我想的…先推 02/09 10:08
143F：推 ericeric91: 有點硬 02/09 10:10
144F：推 cms6384: 飯吃不下了啦 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: 所以重點是？ 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，跟我想的一樣 02/09 10:32
152F：推 s8101026: 科普推 02/09 10:35
153F：推 wow123475: 推專業文 02/09 10:41
154F：推 Lezone: Precession(100年)Nutation(41年)Wobble(12年)各有大誤差 02/09 10:43
155F：→ Lezone: 這是15年前閱讀文章所學,重點是人怎麼在大誤差下好好活著 02/09 10:45
156F：推 WindSucker: 恩恩 02/09 10:46
157F：推 tw88: 欸欸欸 有趣耶 有沒有固定放文章的網頁能拜讀啊 02/09 10:47
158F：推 vans2005: 中肯推…（搔頭 02/09 10:55
159F：推 tomroy: 這科普有點太不普了...... 02/09 10:59
160F：推 st2k8: 民進動? 叭叭~~地震是綠營的陰謀 02/09 11:01
161F：推 cmax: 嗯嗯淺顯易懂 02/09 11:01
162F：推 bob0925: 科普推 02/09 11:03
163F：推 vvrr: 鄉民跳舞也有貢獻 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: 我文組 幫QQ 02/09 11:11
168F：推 terryporter: 一般人不是都說潮水跑得快 越過地球的另一側所以拖 02/09 11:21
169F：→ terryporter: 著地球轉得更慢? 02/09 11:21
170F：推 mazmaitag56: 這太硬了，吃不下 02/09 11:23
171F：推 titace: 除了半徑還需考慮非均質分布，這兩者改變與地震有所關聯 02/09 11:23
172F：推 lbowlbow: 優質文。這已經不是基礎地科的程度了XD 02/09 11:31
173F：推 Caltt: 好複雜 02/09 11:33
174F：推 moebius2: 國中地科有教過 文組不懂很奇怪 02/09 11:35
175F：推 mmarty: 八卦裡臥虎藏龍啊～ 02/09 11:35
176F：推 ben1357956: 推專業 02/09 11:56
177F：推 octangus07: 專業推 02/09 12:10
178F：推 kshtainan: 02/09 12:11
179F：推 maxwellbkwt: 推 02/09 12:11
180F：推 ken890126: 米蘭柯維奇 02/09 12:20
181F：推 Cybermark: 容許我稱呼你為 底思摳巴力 02/09 12:25
182F：推 ilovebig99: 可以算一下何時世界末日嗎 02/09 12:31
183F：推 upvu0: 看懂60%XD 02/09 12:45
184F：推 mjtsai: 你勾起了我國小一年級老師有教過. 02/09 12:50
185F：推 mystage: 推進動。上次我打高爾夫也有進洞的現象產生 02/09 13:00
186F：推 kkkk666: 高中生很熟悉 剛考完學測 地科進動還沒忘 02/09 13:03
187F：推 Stan6003: 比我老師好懂hen多 02/09 13:24
188F：推 HYDE1986: 推 跟我想得一樣呢 02/09 13:37
189F：推 Chen98: 推 02/09 13:46
190F：推 bobsonlin: 推！！！ 02/09 14:26
191F：推 Nesoi: 原來不4只有我看不懂 02/09 15:33
192F：推 y30048: 螢光筆要劃哪？ 02/09 15:37
193F：推 exile4sih: 等一下 講那麼多，結果你說你不知道XDDD 02/09 15:48
194F：推 bbo6uis122: 推 02/09 16:49
195F：推 Lydia66: 哈哈有人連角動量都不知道哈哈 02/09 17:07
196F：推 Tamama56: 專業推 02/09 17:25
197F：推 ai030821: 我也是這樣想 02/09 19:09
198F：推 jodawa: 專業到看不懂推 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: 完全不知道在講什麼推 02/19 22:17