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地球自转运动及地轴倾角形成的机理探讨

投稿时间:2019-01-20 11:30 投稿人:王孝恩 【字号: 访问量:

最近成文《地球公转椭圆轨道成因探析》,因篇幅所限,没有论及地球自转运动与地轴倾角的成因,现将已经形成的思路表述如下。

前文已经述及行星是由原始太阳系旋转圆盘的旋臂断裂而形成的,这里仍以地球的形成为例。如图-1的A到D所示,在断裂前原胚地球主要受两种力的吸引而与原始太阳系拴系在一起,沿黄道面以圆周方式向东旋转。这两种力是万有引力和内聚力,在断裂的瞬间,内聚力消失。失衡的离心力将原胚地球在原始太阳系圆盘中的圆周运动变轨为椭圆公转运动。

如图-1的C图及图-2所示,在断裂前的原胚地球随悬臂一起按圆周方式转动,虽然其近日面(图-2的C处)绕转的线速度比远日面(图-2的D处)小,但两面的角速度仍然相等。在断裂后原胚地球在远日面与近日面之间原来相等的角速度已经不存在,两者之间的线速度之差产生了扭矩,这一扭矩转变成绕原胚地球自身质心的自转。远日面的线速度仍沿原来的运动方向,只是速度加快了;从原胚地球之外来看,近日面改变了原来的运动方向,开始向后运动,但在自转的地球上看,仍是在向东运动。在整个地球表面上都感到在向东运动,此时原胚地球的自转运动形成。

如果断裂前的最后系带的轴心(O)对称的集中于黄道面附近,并且大致与两个断裂面上的质心(A和B)没有太大的偏离,断裂后原胚地球的自转轴将垂直于黄道面而没有地轴倾角。既使系带的轴心偏离A、B两点,只要不偏离黄道面,最多只能影响自转速度的大小,并不产生地轴倾角。但今天太阳系的所有行星的自转轴都有倾角,看来断裂前系带完全对称分布于黄道面的碰巧情况在八大行星中都没有发生。

由于悬臂结构的本身内部物质分布的不均匀性,断裂前的最后系带的轴心很可能偏居于黄道面的一侧。另一方面,考虑断裂前的系带很可能呈两条或多条出现的可能性更大,如果最后的两条系带分居黄道面的两侧,并且一大一小,小的肯定先断,大的后断。当小的系带先断裂时,小系带所在的原胚地球的一侧将向远日面扭转,加快大的系带的断裂。这种黄道面两侧的不对称系带的断裂方式将使原胚地球的自转轴偏离黄道平面的垂直方向,而与黄道平面的垂直方向形成一个夹角,即,自转轴倾角。一旦原胚地球从悬臂上完全断裂之后,地球独立自转的角动量就已经形成。在角动量守恒的约束下,地球自转轴的指向就被一直保留下来了,可能直到今天。

此处提出的关于地球自转轴倾角的形成机理同样适用于太阳系其它行星。