天体自转需要消耗能量吗,宇宙中的天体为啥都在自转?
地球无时无刻不在自转,事实上,不仅仅是地球,几乎宇宙中所有天体都在以固定的速度自转!我们知道,地球之所以会围绕太阳运转是受到了太阳引力的吸引,但地球自转的动力是什么呢?
根据热力学第二定律,世界上不存在永动机,所以我们首先可以排除天体系统本身就是永动机这样的说法!虽然在真空中不存在摩擦力,但天体会受到恒星、行星等其它天体的引力作用,所以天体的自转也不可能是惯性使然!那为什么天体能一直不停地自转下去呢?答案就是角动量守恒!
角动量守恒
根据现代科学的研究成果,能够保持物质基本特性的最小粒子是分子和原子,而几乎宇宙中的所有性质的运动都离不开分子和原子的热运动,天体的自转也不例外!无论其表现形式是什么,但终归需要最基础的相互作用力。
宇宙形成初期,并没有天体存在,只有不同的分子原子。但随着时间的推移,越来越多的物质聚集在一起,由彼此之间的引力形成一个集合体(此时的物质基本上都是氢和氦两种元素),这便是天体的雏形。
我们知道,分子和原子的运动轨迹具有很强的不确定性,在微观作用力(引力、斥力、电磁力)的影响下,这些聚集起来的分子和原子不停地发生碰撞和摩擦,而这些碰撞和摩擦也毫无规律可言,于是便会产生大量的的非正面碰撞,这就为整个物质集合带来了最初的角动量!
这些角动量成为了整个物质集合体最原始的动力,但此时的物质集合体内部充斥着各个方向的角动量,所以,此时的它还不能形成自转。
但随着物质聚集的越来越多,热运动越来越剧烈,角动量也越来越多,但分子运动的随机性决定了平衡终究会被打破!于是,当一个方向上的角动量处于绝对优势的时候,自转便产生了!这就如同一个陀螺一样,当你抽动的那一刻,便赋予了它惯性。于是,物质便开始沿着固定的方向进行自转,而角动量便是源动力!
由于最开始的物质几乎都是气体,所以一开始形成的自转体便是漩涡状的气体云!
由于漩涡内的物质不均匀性和引力平方反比关系,这些气体物质会向着密度大的区域慢慢聚集,当超过一定界限的时候气体物质还是坍缩,于是便形成了最原始的恒星!随着物质越来越多,引力也越来越大,最终达到一个极限,恒星便被“点燃”了。
同时也有许多物质在坍缩的过程中并未形成恒星,它们便是行星以及卫星的雏形!由于在坍缩的同时物质本身依然具有角动量,所以形成的天体几乎都可以自转。
天体自转消耗能量吗
所有运动状态都会消耗能量,自转也不例外,但由于自转本质上是分子原子不规则运动的外现,加上天体在自转的过程中已经形成了一定的惯性,所以,其消耗的能量远远比我们想象的要小。
本来组成物质的微观粒子就在无时无刻的进行着热运动,从微观层面上来讲,能量只是从一个粒子传递到了另一个粒子,其表现形式便是角动量!当然,从宏观角度上来讲,能量在传递的过程中也会造成一定的损耗!这也许便是天体自转越来越慢的原因!
根据科学家的研究,地球的自转周期并非是固定的24小时。早在地球形成初期,其自转周期可能只有几个小时,但随着时间的推移,地球自转速度越来越慢,而且在未来还会变得更慢。
事实上,不仅仅是地球,几乎宇宙中的所有天体自转速度都会逐渐变慢,这也许就是天体自转消耗能量的最直接证据吧!
宇宙处于一个真空状态,所以天体之间的运动可能是由于彼此吸引力之间产生的作用,也可能是由于黑洞的吸引,或者是一些行星撞击所产生的力 才导致其产生自转。
天体自转是需要能量的,宇宙天体由于都在运动,而且都是围绕比自己更大的系统自转,这是由于引力引起的向心力平衡运动
不需要能量,天体自转一是为了保持平衡,二是为了产生离心力抵消宇宙的万有引力。
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相关评论:
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