※ 本文為 MindOcean 轉寄自 ptt.cc 更新時間: 2018-02-09 13:28:04
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作者 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
Precession and Nutation - YouTube
This is a short clip of a gyroscope undergoing precession and nutation.
This is a short clip of a gyroscope undergoing precession and nutation.
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.
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...
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.
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.
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.
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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推 : 好煩喔一大早1F 02/09 05:21
推 : 推地科系2F 02/09 05:22
推 : 先推假裝聽得懂3F 02/09 05:25
推 : 推推推 先推再看4F 02/09 05:25
推 : 推科普5F 02/09 05:25
推 : 先推假裝看得懂6F 02/09 05:26
→ : 高中生表示：2萬6 4萬1 10萬7F 02/09 05:27
推 : 垂直上拋 沒風吹的話不會偏移吧8F 02/09 05:29
→ : 應該是有跨緯度的移動距離才要考慮到科氏力影響吧
→ : 應該是有跨緯度的移動距離才要考慮到科氏力影響吧
推 : 睡覺10F 02/09 05:30
→ : 奇怪我怎麼一直把力矩寫成力距咧... O_O11F 02/09 05:33
推 : 推 看懂60%12F 02/09 05:33
→ : 柯氏力其實是三維的哦, 往空中拋的也有, 只是很少討論.13F 02/09 05:34
推 : 推專業解析14F 02/09 05:35
推 : 感覺很專業15F 02/09 05:36
推 : 進動阿 還蠻重要的觀念16F 02/09 05:36
推 : 講這麼難 誰看得懂啊17F 02/09 05:37
推 : 你是睡醒還是剛要睡啊 推認真18F 02/09 05:38
推 : google了一下 大概知道了 不過也要上拋距離很大才有明19F 02/09 05:40
→ : 顯的影響吧
→ : 顯的影響吧
推 : 推地科系21F 02/09 05:42
推 : 嗯嗯 跟我想的一樣呢22F 02/09 05:43
推 : 所以其實潮汐鎖定後 系統能量分佈較均勻 4這樣咪？23F 02/09 05:44
推 : 太陽跟月球不在同一個平面嗎24F 02/09 05:55
推 : 我智商好低25F 02/09 05:55
推 : 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26F 02/09 06:01
→ : 會章動?
→ : 會章動?
推 : 跟我想得差不多28F 02/09 06:05
推 : 推29F 02/09 06:13
推 : 推 知識文30F 02/09 06:14
推 : 嗚嗚嗚 我物理好爛31F 02/09 06:16
推 : 先推了32F 02/09 06:24
推 : 一早就專業什麼啦33F 02/09 06:35
推 : 那是什麼造成地球自轉軸的變動？34F 02/09 06:46
推 : 推 每個字我都看得懂35F 02/09 06:47
推 : 我高中物理老師也常常跟我們說各種地球毀滅的方法36F 02/09 06:51
→ : 想起來好懷念 念物理的是不是都這樣啊XD
→ : 想起來好懷念 念物理的是不是都這樣啊XD
推 : 推專業但是沒有全部看懂QQ38F 02/09 06:55
推 : 那麼早就有科普文 推~39F 02/09 07:01
推 : 推40F 02/09 07:01
推 : 本來要寫的卻被你寫完了，好吧，給推41F 02/09 07:02
推 : 我物理太差42F 02/09 07:02
推 : 先推個43F 02/09 07:03
推 : 本來想打文章的 看你也想的跟我差不多就不發了44F 02/09 07:07
推 : 樓下你看得懂嘛?45F 02/09 07:07
→ : 看不懂 我文組46F 02/09 07:09
推 : 幹，看不懂啦 給推47F 02/09 07:13
推 : 文組嗚嗚48F 02/09 07:14
推 : 推49F 02/09 07:15
推 : 專業文50F 02/09 07:15
推 : 推科普51F 02/09 07:17
→ : 幹 結果重點是最後一句XD52F 02/09 07:19
推 : 文組:講中文好嗎53F 02/09 07:20
推 : 專業推54F 02/09 07:20
推 : 你不要這麼專業好不好55F 02/09 07:20
推 : 專業推56F 02/09 07:21
推 : 推57F 02/09 07:25
推 : 推58F 02/09 07:28
推 : 沒看完 一樣值得一推59F 02/09 07:30
→ : 義大利?60F 02/09 07:32
推 : 我如果看不懂還有資格上八卦發文嗎？61F 02/09 07:36
推 : 太多了 幫忙畫一下必考部分62F 02/09 07:37
推 : 認真讀給推63F 02/09 07:40
推 : 這個厲害，但是我看不懂64F 02/09 07:42
推 : 趕快推65F 02/09 07:42
推 : 怕別人以為我看不懂,跟著推66F 02/09 07:44
推 : 感謝解說67F 02/09 07:48
推 : 看不下去推完就懂了68F 02/09 07:49
推 : 看不太懂qq69F 02/09 07:50
推 : 這個厲害 但我看不懂XD70F 02/09 07:51
推 : 看不懂推71F 02/09 07:53
推 : 嗯嗯跟我想得差不多72F 02/09 07:55
推 : 三類只看懂70%，有文組版本嗎？73F 02/09 07:55
推 : 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74F 02/09 08:04
→ : 不難啊
→ : 不難啊
推 : 厲害 看不懂76F 02/09 08:07
推 : 噓 章動 中國用語77F 02/09 08:09
推 : 有看懂不過懵懵懂懂，幹虧我理組78F 02/09 08:09
推 : 不是很懂不過推認真79F 02/09 08:10
推 : 推80F 02/09 08:11
推 : 有人幫忙畫重點出來嗎？81F 02/09 08:18
推 : 飽了82F 02/09 08:20
推 : 推83F 02/09 08:23
推 : 原來如此，這篇非常淺顯易懂84F 02/09 08:25
推 : 推 免得被發現我文組85F 02/09 08:25
推 : 快推 免得被人發現我不懂86F 02/09 08:30
推 : 不難懂 推87F 02/09 08:31
推 : 推推88F 02/09 08:31
推 : 我文組 我看懂了 你們呢89F 02/09 08:33
推 : 專業推90F 02/09 08:35
推 : 柯氏力可不可以從颱風的旋轉方向開始下手?91F 02/09 08:35
推 : 推科普92F 02/09 08:38
噓 : 給我濃縮二十字內再講一遍！93F 02/09 08:38
推 : 專業推94F 02/09 08:40
推 : 沒科普95F 02/09 08:42
推 :96F 02/09 08:46
推 : 每個字都淺顯易懂97F 02/09 08:48
推 : 推98F 02/09 08:50
→ : Cow, 這樣寫太難吸收嗎?!! 我想一下.99F 02/09 08:55
→ : 把自轉拿來說拋棒球應該不回到原地的，其盲點在於忘記100F 02/09 08:56
→ : 拋棒球之前，棒球在手上也是快速自轉中，並不是靜止
→ : 拋棒球之前，棒球在手上也是快速自轉中，並不是靜止
推 : 好文快推102F 02/09 08:58
推 : 筆記筆記103F 02/09 08:58
推 : 柯4力，難道柯P不用負責嗎104F 02/09 08:59
→ : 科氏力只是微調 不會到幾百公尺那麼多105F 02/09 08:59
推 : 科班的喔～補充一下，聽說太陽系以每秒200公里的速度繞著106F 02/09 09:01
→ : 銀河系的中心轉～感覺重力真是太奇妙了！
→ : 銀河系的中心轉～感覺重力真是太奇妙了！
推 : 大概能懂到第五頁......108F 02/09 09:01
推 : 雖然看不太懂但是很有趣給推109F 02/09 09:02
推 : 太難了 XD110F 02/09 09:03
推 : 一大早頭好痛111F 02/09 09:04
推 : 原來我是笨蛋112F 02/09 09:05
推 : 想想看：在時速800公里的飛機內向下丟一顆球，它會往後飛113F 02/09 09:07
→ : 嗎？
→ : 嗎？
推 : 專業優文115F 02/09 09:08
推 : 趕快笑了不然人家以為我看不懂（咦）116F 02/09 09:09
推 : 推117F 02/09 09:11
推 : 不明覺厲118F 02/09 09:11
推 : 推...119F 02/09 09:12
推 : 推 看的頭好痛120F 02/09 09:14
推 : 推推121F 02/09 09:19
推 : 讚！122F 02/09 09:20
推 : 推123F 02/09 09:24
推 : 公三小124F 02/09 09:25
推 : 跟我想得差不多，謝謝你幫我打出來125F 02/09 09:26
王力宏 Leehom Wang - 公轉自轉 - YouTube
Music video by Leehom Wang performing Gong Zhuan Zi Zhuan. (P) 1998 Sony Music Entertainment (Taiwan) Ltd.
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推 : 有人看到米蘭科維奇應該會很賭爛127F 02/09 09:32
推 : 快推文128F 02/09 09:35
推 : 推129F 02/09 09:36
推 : 好強推推130F 02/09 09:39
推 : 打到一半當機，不過跟我想講的差不多131F 02/09 09:47
推 : 我聽得懂一點132F 02/09 09:48
推 : 推133F 02/09 09:48
推 : 一大早上殺小課 幹134F 02/09 09:51
推 : 其實就大二力學啊 文字敘述不難 男的是數學135F 02/09 09:53
推 : 推136F 02/09 09:58
→ : 這麼簡單的東西還要你解釋喔137F 02/09 10:01
推 : 嗯嗯138F 02/09 10:02
推 : U文推139F 02/09 10:03
推 : 先推免得人家以為我不懂140F 02/09 10:03
推 : 我正要發就被你搶先了141F 02/09 10:06
推 : 嗯嗯 跟我想的…先推142F 02/09 10:08
推 : 有點硬143F 02/09 10:10
推 : 飯吃不下了啦144F 02/09 10:20
推 : 推推推145F 02/09 10:20
推 : 推：)146F 02/09 10:20
推 : 推147F 02/09 10:23
→ : 所以重點是？148F 02/09 10:25
推 : 太多先推149F 02/09 10:26
→ : 先推 看不懂150F 02/09 10:27
推 : 嗯嗯，跟我想的一樣151F 02/09 10:32
推 : 科普推152F 02/09 10:35
推 : 推專業文153F 02/09 10:41
推 : Precession(100年)Nutation(41年)Wobble(12年)各有大誤差154F 02/09 10:43
→ : 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
→ : 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
推 : 恩恩156F 02/09 10:46
推 : 欸欸欸 有趣耶 有沒有固定放文章的網頁能拜讀啊157F 02/09 10:47
推 : 中肯推…（搔頭158F 02/09 10:55
推 : 這科普有點太不普了......159F 02/09 10:59
推 : 民進動? 叭叭~~地震是綠營的陰謀160F 02/09 11:01
推 : 嗯嗯淺顯易懂161F 02/09 11:01
推 : 科普推162F 02/09 11:03
推 : 鄉民跳舞也有貢獻 XDDD163F 02/09 11:05
推 : 推！164F 02/09 11:05
推 : 推啦165F 02/09 11:09
推 : 推166F 02/09 11:10
推 : 我文組 幫QQ167F 02/09 11:11
推 : 一般人不是都說潮水跑得快 越過地球的另一側所以拖168F 02/09 11:21
→ : 著地球轉得更慢?
→ : 著地球轉得更慢?
推 : 這太硬了，吃不下170F 02/09 11:23
推 : 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171F 02/09 11:23
推 : 優質文。這已經不是基礎地科的程度了XD172F 02/09 11:31
推 : 好複雜173F 02/09 11:33
推 : 國中地科有教過 文組不懂很奇怪174F 02/09 11:35
推 : 八卦裡臥虎藏龍啊～175F 02/09 11:35
推 : 推專業176F 02/09 11:56
推 : 專業推177F 02/09 12:10
推 :178F 02/09 12:11
推 : 推179F 02/09 12:11
推 : 米蘭柯維奇180F 02/09 12:20
推 : 容許我稱呼你為 底思摳巴力181F 02/09 12:25
推 : 可以算一下何時世界末日嗎182F 02/09 12:31
推 : 看懂60%XD183F 02/09 12:45
推 : 你勾起了我國小一年級老師有教過.184F 02/09 12:50
推 : 推進動。上次我打高爾夫也有進洞的現象產生185F 02/09 13:00
推 : 高中生很熟悉 剛考完學測 地科進動還沒忘186F 02/09 13:03
推 : 比我老師好懂hen多187F 02/09 13:24
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