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水力發(fā)電為何會影響地球自轉(zhuǎn)速度?科學(xué)家:人類對地球影響極大

我們所賴以生存的家園——地球,是一顆蔚藍色的美麗星球。地球表面的71%是海洋,剩下29%才是陸地面積,并且原始生命起源于原始的海洋當(dāng)中。

對于地球來說我們的生命只是非常微小的個體,所以從我們開始在這個地球上生存之后,我們的祖先便學(xué)會了怎么順應(yīng)大自然的生存。實際上并非只有人類,大自然當(dāng)中的動植物同樣是依托于大自然而生存的。

地球是我們賴以生存的家園

冥冥當(dāng)中大自然也有著自己的運轉(zhuǎn)規(guī)則,生活在地球上的居民們別無選擇,只能順應(yīng)自然規(guī)律來不斷地優(yōu)化自己,以求在殘酷的自然環(huán)境當(dāng)中順利繁衍生息,源源不斷。

但是我們要說的是,在我們的印象當(dāng)中一直以來就是人類順應(yīng)大自然生存,但是實際上在人類的科技能力逐漸發(fā)展的今天,人類的生活其實也給大自然帶來了很多影響。科學(xué)家表明,現(xiàn)如今人類活動影響地球的程度極大,且越來越廣泛,甚至就連地球的自轉(zhuǎn)速度都已經(jīng)在人類的影響之下發(fā)生了變化。

人類活動甚至?xí)Φ厍蜃赞D(zhuǎn)產(chǎn)生影響

自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)是什么?

曾經(jīng)有這樣一個笑話,一個小朋友跟另外一個小朋友說:“如果你想環(huán)游世界的時候你只需要在地球上不斷地跳就可以了,因為地球正在以一個很快的速度自轉(zhuǎn)著?!?/strong>實際上這個小朋友只說對了一半。地球確實是在不斷地自轉(zhuǎn)著,但是我們人類生活在地面上,由于慣性的作用,我們是無法感覺到地球正在高速自轉(zhuǎn)的。

自轉(zhuǎn)指的是天體在不斷的圍繞著某條線為自轉(zhuǎn)軸不斷的旋轉(zhuǎn)。除了地球以外,太陽系當(dāng)中所有的天體都在不斷自轉(zhuǎn)著,甚至包括太陽系當(dāng)中的恒星——太陽,也在不斷地自轉(zhuǎn)。并且地球自轉(zhuǎn)的速度非常快,甚至高達每小時上千公里。

太陽也在不斷地自轉(zhuǎn)著

為什么地球正在不斷地自轉(zhuǎn)呢?這就要從天體的形成開始說起。在宇宙當(dāng)中的天體形成的最初,一般都只是一團星云,太陽系形成的最初也只是一團星云物質(zhì)。隨著星云不斷地旋轉(zhuǎn)收緊,星云當(dāng)中的物質(zhì)和灰塵慢慢的結(jié)合緊密了起來。但是由于慣性,形成的天體依然在不斷地旋轉(zhuǎn)著,這就是宇宙中天體會自轉(zhuǎn)的原因。

那么宇宙當(dāng)中是否有不自轉(zhuǎn)的天體呢?事實上我們目前還沒有發(fā)現(xiàn)不自轉(zhuǎn)的天體。即使是黑洞和中子星也在不斷地自轉(zhuǎn),甚至自轉(zhuǎn)的速度還非?????赡苡腥藭?,地球的衛(wèi)星——月球是否會自轉(zhuǎn)呢?

人類想象中的星云

只要是關(guān)注天文科技方面新聞的人們就會發(fā)現(xiàn),中國在2019年發(fā)射的嫦娥四號是人類歷史上第一個登錄月球背面的探測器。在此之前月球的背面我們始終沒有探索過,這是為什么呢?

這是因為月球的自轉(zhuǎn)幅度和地球的自轉(zhuǎn)幅度很相似,所以月球面對我們的始終只有一面。那么為什么星球會公轉(zhuǎn)呢?

在一個星系當(dāng)中,不斷公轉(zhuǎn)的都是行星。這些天體之所以被稱之為行星,是因為它們在不斷地圍繞星系中間的恒星運動,看起來就像在不斷地“行走”。

嫦娥四號探測器模擬圖

行星會不斷公轉(zhuǎn),是因為星系中央的恒星具有非常大的引力,而巨大的引力會吸引著行星圍繞著恒星運轉(zhuǎn)。值得一提的是,在我們的認知當(dāng)中,地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)運動都是極其穩(wěn)定的。我們認為地球自轉(zhuǎn)一天是24小時,地球圍繞太陽公轉(zhuǎn)一周則是一年,也就是365天。

也是地球不斷地運動才給我們帶來了晝夜交替和春夏秋冬不斷輪換。但是實際上并不是這樣的,地球的運動根本不像我們的鐘表一樣穩(wěn)定,地球時時刻刻發(fā)生著變化,而地球的自轉(zhuǎn)正在不斷地減慢。

地球的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)模擬圖

地球的自轉(zhuǎn)受什么因素的影響?

在大概4.4億年前的晚奧陶紀(jì),地球公轉(zhuǎn)一周的時間是412天。時間推移到4.2億年前的中志留紀(jì),地球公轉(zhuǎn)一周的時間變成了400天。而現(xiàn)在地球運動的速度也一直在不斷地改變著。地球是一個非常龐大的生態(tài)系統(tǒng),所以說影響地球自轉(zhuǎn)速度的原因有很多。

經(jīng)過長期的觀測,科學(xué)家們認為在一年之內(nèi)陸球的自轉(zhuǎn)存在忽快忽慢的變化。在地球處于春季的時候,自轉(zhuǎn)會逐漸地變慢,但是在秋季的時候,自轉(zhuǎn)的速度也會隨之加快。在科學(xué)家的長期觀測之下,他們又發(fā)現(xiàn)地球自轉(zhuǎn)的周期性變化和地球上的大氣層以及冰層的變化有關(guān)。

奧陶紀(jì)時期的地球公轉(zhuǎn)時間為412天/周

除此以外地球自轉(zhuǎn)還與地球內(nèi)部物質(zhì)的變化有關(guān)。比如說重元素的下沉,或者是巖漿噴發(fā)都會影響地球的自轉(zhuǎn)速度。

除了地球的自轉(zhuǎn)速度在不斷變化以外,地球的公轉(zhuǎn)也并非勻速運動。地球公轉(zhuǎn)的軌道并非是一個正圓形,而是橢圓形。地球的公轉(zhuǎn)軌道當(dāng)中的最近點和最遠點相差約500萬千米。

所以說這也導(dǎo)致了當(dāng)?shù)厍驈倪h日點向近日點移動的時候,距離太陽越近的時候,速度越快。但是從近日點慢慢距離太陽越遠的時候,地球受到的引力越來越小。

地球公轉(zhuǎn)的軌道并非一個正圓

所以說由于距離的變化導(dǎo)致引力的變化,是地球的公轉(zhuǎn)速度也在不斷地改變的主要原因。并且地球的自轉(zhuǎn)軸與公轉(zhuǎn)的軌道也并不垂直。所以說我們可以看出,地球的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)都是多種因素組合的運動。

地軸在天空的運動軌跡也并不是一個圓周運動。地球的運動不止時快時慢,地球本身也是搖擺不定的。在地球不斷地自轉(zhuǎn)以及公轉(zhuǎn)之下,地球才有了周而復(fù)始的日出日落,潮汐變化以及氣候變化。

地球的自轉(zhuǎn)軸與公轉(zhuǎn)的軌道也并不垂直

人類為什么影響了地球?

  • 地球自轉(zhuǎn)軸

那么既然我們知道了地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)會持續(xù)不斷地受外界環(huán)境以及自身因素的影響,為什么說人類對地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生了很大的影響呢?這就要從地球的自轉(zhuǎn)軸開始說起。

為了更好地研究地球的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn),我們假設(shè)地球是繞軸旋轉(zhuǎn)的,這個軸就是我們所說的“自轉(zhuǎn)軸”。根據(jù)科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn),地球繞軸自轉(zhuǎn)一周的時間是23小時56分4.09秒,但是為什么在我們的鐘表當(dāng)中設(shè)定的一天是24小時呢?這是由于地球不但在不斷地自轉(zhuǎn),也在不停地公轉(zhuǎn)。地球公轉(zhuǎn)一圈大概是365.242193天,也就是說平均每天地球都會在公轉(zhuǎn)軌道上前進不到1°的距離。

地球公轉(zhuǎn)一圈大概是365.242193天

由于地球正在不斷地前進著,所以每過一天,地球都要多花費四分鐘的時間才能讓太陽達到和前一天一樣的位置。所以說地球自轉(zhuǎn)的時間并不是以自己轉(zhuǎn)完一圈為參考點,而是以地球與太陽的位置為參考點的。所以說,雖然地球每天都要多走四分鐘,但是就算地球在不斷地前進,我們與太陽最初的位置是不變的。

雖然說地球一直以來都有著自己的規(guī)律,但是隨著人類社會開始工業(yè)化之后,地球本身也出現(xiàn)了很大的改變。

因為人類社會的發(fā)展本質(zhì)上離不開對于生產(chǎn)力的要求。我們?yōu)榱颂岣呱a(chǎn)力發(fā)明了各種各樣的機械,也為了提高生產(chǎn)力開始逐漸學(xué)會利用大自然的饋贈——能源物質(zhì)。

人類步入工業(yè)化社會之后地球也發(fā)生了很大的變化

  • 水力發(fā)電站

隨著社會的慢慢發(fā)展,人類對于傳統(tǒng)能源的使用量越來越高,過多地開采傳統(tǒng)能源也給地球帶來了很大的影響。其實不只是過度的開采能源,人類所建設(shè)的水力發(fā)電站也給地球的自轉(zhuǎn)帶來了很大的影響。

水力發(fā)電是我們國家現(xiàn)在常用的一種解決電力缺乏的辦法,人類為了供給電源還發(fā)明了風(fēng)力發(fā)電,核電站發(fā)電等等。但是相對來說,水力發(fā)電的優(yōu)點顯而易見,水力發(fā)電兼容了穩(wěn)定性和持續(xù)性,并且給環(huán)境帶來的污染也較小。在剛開始建設(shè)水電站的時候,我們都認為水力發(fā)電給環(huán)境帶來的影響并不大,但實際上并不是這樣的。

隨著水電站的數(shù)量逐漸密集,科學(xué)家們也逐漸發(fā)現(xiàn)了水利發(fā)電給環(huán)境帶來的弊端。

人類建造的水力發(fā)電站

因為水力發(fā)電的時間正在不斷的增加著,雖然我們?nèi)祟惒荒苡H身感受到這種變化,但是我們所鋪設(shè)的機器卻敏銳的捕捉到了這種變化。這種變化就是地球的自轉(zhuǎn)速度。

首先我們要知道地球所擁有的整體動量是不變的,這屬于能量守恒定律,所以說一般來說如果地球的自轉(zhuǎn)速度加快了,也就說明地球的自身重量在不斷地減少。這也等于說地球的轉(zhuǎn)動慣量在不斷減小。

轉(zhuǎn)動慣量指的則是一個正在旋轉(zhuǎn)的物體的質(zhì)量分布情況。假如說物體的質(zhì)量分布出現(xiàn)了變化,那么物體的轉(zhuǎn)動慣量也會隨之發(fā)生變化。所以說地球自轉(zhuǎn)的慣量增加,也就代表著地球的質(zhì)量分布更加靠近自轉(zhuǎn)軸了。

水力發(fā)電會在一定程度上影響地球的自轉(zhuǎn)速度

  • 地核收縮

導(dǎo)致地球的自轉(zhuǎn)速度不斷增高的一個顯著因素就是地球的地核收縮。地球的質(zhì)量為什么會向著地核中心靠攏呢?一方面是因為地球本身不斷地發(fā)生重元素下降,輕元素上升的反應(yīng),這也就是地球之上不斷發(fā)生的地震。另一方面則是人為導(dǎo)致的地球質(zhì)量分布的改變。

有研究表明,地震正在不斷導(dǎo)致地球的質(zhì)量分布更加靠近自轉(zhuǎn)軸。除此以外人為的因素也會改變地球的質(zhì)量分布。雖然一個人并不能導(dǎo)致地球質(zhì)量發(fā)生宏觀的改變,但是大量水力發(fā)電站的修建卻在很大程度上影響了地球的自轉(zhuǎn)。

因為在地球上大部分的河流原本都是流向赤道的,但是為了利用水所攜帶的勢能來進行發(fā)電,我們在高緯度的地球建設(shè)了水壩。

地核收縮也會造成地球的自轉(zhuǎn)速度不斷增高

水壩攔截的水的重量原本應(yīng)該出現(xiàn)在遠離地球自轉(zhuǎn)軸的區(qū)域,卻因為人為的改變囤積在了靠近自轉(zhuǎn)軸的區(qū)域。所以說在這種情況下,地球的轉(zhuǎn)動慣量就會逐漸降低,導(dǎo)致了地球自轉(zhuǎn)的加速。

其實除此以外,近年來地球的全球變暖導(dǎo)致的冰川融化,海平面上升都會在一定程度上使得地球自轉(zhuǎn)逐漸加速。但是我們也可以得知,這次的地球加速并非天文方面的影響,影響地球的正是我們?nèi)祟愖陨怼?/p>

也有人說,如果地球加速遲遲不停止的話,可能人類世界的時間概念也會因此而發(fā)生改變。這樣才能保證我們的計時與地球的自轉(zhuǎn)一致。

冰川融化導(dǎo)致的海平面上升也會使地球自轉(zhuǎn)逐漸加速

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