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地球自转所需的向心力由什么提供

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摘要:作者:李拓邦 链接:https://www.zhihu.com/question/41821574/answer/115912662 来源:知乎 著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。 首先我们介绍牛顿第一定律,在没有外力的情况下,运动的物体总是以固定速度运动。 牛顿第
作者:李拓邦
链接:https://www.zhihu.com/question/41821574/answer/115912662
来源:知乎
著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。

首先我们介绍牛顿第一定律,在没有外力的情况下,运动的物体总是以固定速度运动。

牛顿第一定律有一个延伸定理,叫牛顿旋转运动第一定理(newton's first law of rotational motion差不多是这个意思),大意是在没有外力的情况下,旋转的均匀的刚体总是以固定角速度旋转。这里旋转运动的角速度对应直线运动的速度。其实这个也是非常好理解的,如果我们旋转一个球,没有外力的情况下,很容易预见它会一直旋转下去,那么这就是地球自转的情况。远古地球在各种原因下(陨石剧烈的撞击,云团本身的角速度,等等,可以很容易预见形成这么大的球体初始角速度为0的情况几乎是不可能的,当然为什么是现在这个值我好像也没见过很好的论文有解释。)产生一个初角速度,然后这个角速度只要没有其他的外力作用,就会一直延续下去,延续到今天。

然后我们回到自转的向心力由什么提供,这个问题首先要理解牛顿旋转运动第一定理,这里强调必须是均匀的刚体(这个均匀的定义其实更复杂,不过球体肯定是均匀的),我们着重强调刚体,为什么必须是刚体呢,刚体是指物质之间的结合很紧密,相对位置不会变化。如果不是刚体,那么就变成流体了,球形流体的旋转很容易形成漩涡,内外物质会移动,不可能再符合速度不变的定理。

那么这个向心力,其实就是由刚体本身提供的,只要物质的相对位置不变,那么一边在旋转,另一边肯定也要旋转,不然整个球就散架了,不是刚体了。如果我们刨根究底,地球为什么是一个刚体?因为地球上的物质大都由共价键离子键氢键等各种化学键结合在一起,整个地壳是一个整体,当然万有引力对于刚体的形成也有一定作用,但不是最重要的,比如近地卫星也受到地球万有引力的作用,但显然如果没有在特定轨道,卫星的旋转周期和地球的自转周期并不一样。(其实地球严格来说也不是刚体,地球内部的地幔是流动的,这是地球自转在逐渐变慢的主要原因,不过近似的,可以把地球看做刚体)

所以地球自转所需的向心力,是由电磁力提供的。

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