百度作业网地球靠什么动力做运动?太阳呢?
来源：学生作业帮 编辑：百度作业网作业帮 分类：物理作业 时间：2024/04/27 13:28:26
地球靠什么动力做运动?太阳呢?
还是抱给你一个地球,把它放在同样的轨道上,它会不会转呢?也许你认为,若不预先给它一个旋转惯量,它就不会转.那你可错了,又在重复宇航时代初期的思路.60年代,原苏联与美国曾向太空发射探测太阳辐射的人造卫星,让镜头固定地对准太阳并绕太阳公转 ,可出人意料的是,卫星在太空胡翻乱滚,镜头东摇西晃,根本无法给太阳拍照.卫星内部没有康德式引力收缩,也没预先给定一个旋转惯量,卫星为何无故而转呢?一次次失败使科学家们对传统的太空观念产生了怀疑,太空除引力、磁力之外,必还有第三种力,不然, 太空中的物体,包括地球,无故自己不会转.
五、太空第三种力
70年代,太空探测发现太阳在刮“风”!即太阳表面的等离子体微粒流在向四面八方猛吹,在地球轨道附近实测平均风速约为450公里／秒,有时达到770公里／秒.微粒流中绝大多数是氢原子核,其次是氦核及少量其它元素的原子核.这些带电粒子流在地球轨 道空间呼啸而过,对阻拦它们前进的一切障碍都会给予一定冲力,它把太空探测器吹得左旋右转,把彗星的气体和尘埃从彗头吹出,形成几千万公里长的彗发,把地球磁层吹变形,迎风面被挤压在约8万公里半径之内,而避风面却延长到200多万公里之遥.
地球磁层实际就是地球磁场俘获的等离子微粒圈层,由于它的屏蔽作用,高速撞来的太阳风质子流便停止在它的外沿,形成所谓“激波”.太阳风中每个氢原子核撞击地球等离子圈层的力可由牛顿第二运动定律求得.
F＝ma
一个氢原子核的质量m为1.67×10－27公斤,a为它的加速度,a＝（v－v0）／t,如这个氢原子核撞向地球等离子层后,其速度v在1秒钟内从460公里／秒变为0,那么a就为460000米／秒2,由此而知这个氢原子核作用于地球等 离子圈层的力为768×10－22牛顿.地球等离子圈层（磁层）半径约31万公里,其最大截面面积约3×1021厘米2,已知地球轨道附近太阳风的密度约每厘米3含5个氢原子核,那么每1秒钟内撞向地球等离子圈层的氢原子核数将为6 .9×1029个,由此可求出太阳风每秒钟作用于地球等离子圈层的总推力为5.3亿牛顿.这个力相当于使53亿吨的物体每秒钟获得1毫米的加速度,而整个地球等离子大气的质量不超过6000吨,故向日面的等离子大气完全在太阳风力的支配之中.因 等离子体浮在地球大气之上,大气是等离子体的载体,太阳风对等离子圈层的这个压力必然向下传递,使大气圈层也产生相应的形变.据气象学对地球大气的测定,地球大气总重量约5300万亿吨,而背日面大气通常比向日面大气厚1／10.也就是说,背日面大气比 向日面大气重530万亿吨.考虑高空的大气非常稀薄,现假定它的大气密度只相当低空大气的百万分之一,即背日面的大气只比向日面的大气重5.3亿吨.如果太空没有一个外力,大气应该平衡地分布在地球质心的两侧,那么这5.3亿吨的外力是从哪里来的呢? 显然是太阳风力,是太阳风通过带电粒子压迫地球等离子层,而间接作用于地球大气的结果.
太阳风是太空中的第三种力,像一只看不见的巨掌推顶着地球,当然,由于地球的质量太大,它无法把地球推出轨道,但它恒久地作用于地球的一侧,必然影响地球在太空的行走姿态,地球自转必然与太阳风力有关.
六5.3亿吨的无形负荷
如果地球静止在太空,那么太阳风的风力再大,其压力F1、F2（如图1————本机无法贴图）都平衡地作用在地球质心的两侧,它能把地球沿X轴方向向右推出,但无法把地球推转.事实上,地球并没有停止在太空,而是以每小时10万公里的高速绕着太阳 公转,对于一个运动着的天体来说,情况就不同了,太阳风的压力偏在Y轴的左侧,这就必然产生一个力矩.从理论上说,一个飘浮在太空的物体是没有摩擦阻力的,只要有哪怕仅1公斤的力矩,也能扳动一个巨大天体的转柄,因为1公斤的外力就已经打破了天体围绕质心 的平衡.
〖TPK1,＋63mm.85mm,BP＃〗
〖TS（〗〖JZ〗〖HT5”H〗图〓1〖HT〗〖TS）〗
由于太阳风粒子流的质点运动方向与地球公转轨道的角度接近90°,而且恒久地作用在向日面一侧,故可设太阳风的合力作用在C点,且压力为53亿吨,而C点的物质随O点沿Y轴高速前进时,这个横向压力就成为C点纵向前进时的摩擦阻力,相当于左半球被一个气 体刹车瓦包住或外加了一个53亿吨的无形负荷.同水面滚动 的气球一样,球皮与水面的接触点就是滚动摩擦点,相当于C点.一旦C点附近出现一个摩擦阻力,就会使左半球作减速运动,无阻力的右半球仍在惯性作 用下按原速沿Y轴运动.假如右半球的惯性力集中在A点、方向与Y轴相同、力F刚好为5.3亿牛顿,力臂r取地球赤道半径的一半,即取3189公里,A点力矩M便由下式可得：
M＝r×F
＝3189000米×5.3亿牛顿
＝1.7×1015米•牛顿
这个力矩M使A点总是快于地球公转前进的平均速度,导致地球绕地轴O点作逆时针圆周运动,即从北极看,自西向东旋转.
七、旋转的等离子风轮
数数夏夜的流星,也许有人会问,哪来这么多石块向地球大气层坠落呢?其实,地球所行走的空间除有无数石块、冰块、沙粒、尘埃之外,还有大量游离的等离子气团飘浮在太空.人在马路上疾行,会感到有风拂面,这个迎面风是由于人向前行走产生的,且叫它“行走风 ”.地球在太空高速“行走”,太空中的游离气团也会迎面而来,产生地球的行走风,地球行走风与Y轴平行,但方向相反,同太阳风相互垂直,共同作用于地球,见图2.
〖TPK2,＋69mm.90mm,BP＃〗
〖TS（〗〖JZ〗〖HT5”H〗图〓2〖HT〗〖TS）〗
行走风对地球最外层的等离子气体圈层形成一定压力,把D区的大气向B区压、导致OD一面的 气层薄,OB一边的气层厚,即OB＞OD.太阳风对地球最外气层形成更大的压力,把C区的大气向E区压,导致OC一面的气层比OE一面的薄,即OE＞OC.比较这两股风力对地球等离子风轮的影响,太阳风的风速是450公里／秒,而行走风的风速才29 .8公里／秒,行走风比太阳风的风速小十几倍.另外,行走风只是偶然地、局部地、一阵阵地碰向地球的外层大气,而太阳风则是恒久地、全面地、连续地作用于地球,故太阳风是推动地球风轮的主力.
由于太阳风的压力更大,它对地球气轮的运动起决定作用.因CD区的大气受力面积要比CB区小,故太阳风作用于CB区的压力要比CD区大.地球质心两边的力臂长短不一,OB＞OD,两侧受力失衡,故地球气轮出现逆时针旋转的趋势.由于靠近B点的等离子离 地心远,地心引力小,故更易被太阳风吹向A区,而一旦CB区的大气向BA区挤压,A区大气就会在重力作用下向AE段运动,OBAE一区的大气压力就大于ODE区,大气向D区移动,DC段的大气又向CB段填充,整个地球气轮开始旋转,成为地球的等离子风轮.
八、风轮裹着地球转
即使太阳风有5.3亿吨的压力,也还不到地球质量的万亿分之一,直接用该力来说明地球这个巨大刚体的旋转,显然是无稽之谈.前面把太阳风力作为扭动地球转柄的外力矩,只是一种设定.事实上,太阳风力不可能直接作用于地球刚体,它通过风轮和水轮间接地把 力传递给地球,最终导致地球自转.随着等离子层高度的降低,等离子体比重增大,大气密度增高,到50～500公里高度内,基本上全是高空稀薄大气层了.这一稀薄大气层是等离子层的载体,等离子西风风轮的旋转,必然粘滞它作同向环流.实测证明,50公里以 上的稀薄大气层,全部由西向东作纬向环流.它已是计算导弹弹道的一个重要因子,即“高空西风因子”,它的平均风速约900米／秒,但由于大气非常稀薄,它的风是急而无力的.
50公里以下的低空大气是高空稀薄大气的载体,高空西风因子又粘滞低空大气作全球性西风环流,这样便启动了整个地球的风轮.风力由外圈向内圈传递,形成包围整个地球的西风系统,地球悬浮在旋转着的风轮中,风轮裹着地球同它一起自西向东旋转,如图3所示.
地球表面70％是海洋,海洋是地球的水圈,是大气的主要载体,大气西风环流必然会吹动粘滞洋面作同向环流.事实上,地球上的洋流全是由风力所支配的,如环南极西风漂流,便在常年西风吹动下永不停歇地自西向东涌流.如果地球上没 有陆地,那么,海水就会在西风系统驱赶下作全球性纬向环流.海水向东涌流,当然会粘滞海底、推涌海岸向东旋转.地球最大水域中的太平洋西风洋流便每时每刻都在把科迪勒拉山系向东推涌,这条全球最长的海岸山系便成为地球的最大转柄.太阳风就这样通过风轮、 水轮抓住了地球这个刚体的转柄,地球就这样被一级一级地推动着自西向东旋转.
〖TPK3,＋64mm.82mm,BP＃〗
〖TS（〗〖JZ〗〖HT5”H〗图〓3〖HT〗〖TS）〗
九、地球转速公式
当地球被启动、加速、旋转起来之后,若速度得不到控制,它必然会像超速飞轮那样崩裂,而现在地球的转速是怎样被控制的呢?地球自转的力源既然来自“两风”,而行走风的风力取决于地球公转速度,那么太阳风力和地球绕日公转的速度就决定着地球自转的速度, 也就是说,地球自转的速度V与太阳风力F和公转速度U的积成正比.
V＝F×U
五、太空第三种力
70年代,太空探测发现太阳在刮“风”!即太阳表面的等离子体微粒流在向四面八方猛吹,在地球轨道附近实测平均风速约为450公里／秒,有时达到770公里／秒.微粒流中绝大多数是氢原子核,其次是氦核及少量其它元素的原子核.这些带电粒子流在地球轨 道空间呼啸而过,对阻拦它们前进的一切障碍都会给予一定冲力,它把太空探测器吹得左旋右转,把彗星的气体和尘埃从彗头吹出,形成几千万公里长的彗发,把地球磁层吹变形,迎风面被挤压在约8万公里半径之内,而避风面却延长到200多万公里之遥.
地球磁层实际就是地球磁场俘获的等离子微粒圈层,由于它的屏蔽作用,高速撞来的太阳风质子流便停止在它的外沿,形成所谓“激波”.太阳风中每个氢原子核撞击地球等离子圈层的力可由牛顿第二运动定律求得.
F＝ma
一个氢原子核的质量m为1.67×10－27公斤,a为它的加速度,a＝（v－v0）／t,如这个氢原子核撞向地球等离子层后,其速度v在1秒钟内从460公里／秒变为0,那么a就为460000米／秒2,由此而知这个氢原子核作用于地球等 离子圈层的力为768×10－22牛顿.地球等离子圈层（磁层）半径约31万公里,其最大截面面积约3×1021厘米2,已知地球轨道附近太阳风的密度约每厘米3含5个氢原子核,那么每1秒钟内撞向地球等离子圈层的氢原子核数将为6 .9×1029个,由此可求出太阳风每秒钟作用于地球等离子圈层的总推力为5.3亿牛顿.这个力相当于使53亿吨的物体每秒钟获得1毫米的加速度,而整个地球等离子大气的质量不超过6000吨,故向日面的等离子大气完全在太阳风力的支配之中.因 等离子体浮在地球大气之上,大气是等离子体的载体,太阳风对等离子圈层的这个压力必然向下传递,使大气圈层也产生相应的形变.据气象学对地球大气的测定,地球大气总重量约5300万亿吨,而背日面大气通常比向日面大气厚1／10.也就是说,背日面大气比 向日面大气重530万亿吨.考虑高空的大气非常稀薄,现假定它的大气密度只相当低空大气的百万分之一,即背日面的大气只比向日面的大气重5.3亿吨.如果太空没有一个外力,大气应该平衡地分布在地球质心的两侧,那么这5.3亿吨的外力是从哪里来的呢? 显然是太阳风力,是太阳风通过带电粒子压迫地球等离子层,而间接作用于地球大气的结果.
太阳风是太空中的第三种力,像一只看不见的巨掌推顶着地球,当然,由于地球的质量太大,它无法把地球推出轨道,但它恒久地作用于地球的一侧,必然影响地球在太空的行走姿态,地球自转必然与太阳风力有关.
六5.3亿吨的无形负荷
如果地球静止在太空,那么太阳风的风力再大,其压力F1、F2（如图1————本机无法贴图）都平衡地作用在地球质心的两侧,它能把地球沿X轴方向向右推出,但无法把地球推转.事实上,地球并没有停止在太空,而是以每小时10万公里的高速绕着太阳 公转,对于一个运动着的天体来说,情况就不同了,太阳风的压力偏在Y轴的左侧,这就必然产生一个力矩.从理论上说,一个飘浮在太空的物体是没有摩擦阻力的,只要有哪怕仅1公斤的力矩,也能扳动一个巨大天体的转柄,因为1公斤的外力就已经打破了天体围绕质心 的平衡.
〖TPK1,＋63mm.85mm,BP＃〗
〖TS（〗〖JZ〗〖HT5”H〗图〓1〖HT〗〖TS）〗
由于太阳风粒子流的质点运动方向与地球公转轨道的角度接近90°,而且恒久地作用在向日面一侧,故可设太阳风的合力作用在C点,且压力为53亿吨,而C点的物质随O点沿Y轴高速前进时,这个横向压力就成为C点纵向前进时的摩擦阻力,相当于左半球被一个气 体刹车瓦包住或外加了一个53亿吨的无形负荷.同水面滚动 的气球一样,球皮与水面的接触点就是滚动摩擦点,相当于C点.一旦C点附近出现一个摩擦阻力,就会使左半球作减速运动,无阻力的右半球仍在惯性作 用下按原速沿Y轴运动.假如右半球的惯性力集中在A点、方向与Y轴相同、力F刚好为5.3亿牛顿,力臂r取地球赤道半径的一半,即取3189公里,A点力矩M便由下式可得：
M＝r×F
＝3189000米×5.3亿牛顿
＝1.7×1015米•牛顿
这个力矩M使A点总是快于地球公转前进的平均速度,导致地球绕地轴O点作逆时针圆周运动,即从北极看,自西向东旋转.
七、旋转的等离子风轮
数数夏夜的流星,也许有人会问,哪来这么多石块向地球大气层坠落呢?其实,地球所行走的空间除有无数石块、冰块、沙粒、尘埃之外,还有大量游离的等离子气团飘浮在太空.人在马路上疾行,会感到有风拂面,这个迎面风是由于人向前行走产生的,且叫它“行走风 ”.地球在太空高速“行走”,太空中的游离气团也会迎面而来,产生地球的行走风,地球行走风与Y轴平行,但方向相反,同太阳风相互垂直,共同作用于地球,见图2.
〖TPK2,＋69mm.90mm,BP＃〗
〖TS（〗〖JZ〗〖HT5”H〗图〓2〖HT〗〖TS）〗
行走风对地球最外层的等离子气体圈层形成一定压力,把D区的大气向B区压、导致OD一面的 气层薄,OB一边的气层厚,即OB＞OD.太阳风对地球最外气层形成更大的压力,把C区的大气向E区压,导致OC一面的气层比OE一面的薄,即OE＞OC.比较这两股风力对地球等离子风轮的影响,太阳风的风速是450公里／秒,而行走风的风速才29 .8公里／秒,行走风比太阳风的风速小十几倍.另外,行走风只是偶然地、局部地、一阵阵地碰向地球的外层大气,而太阳风则是恒久地、全面地、连续地作用于地球,故太阳风是推动地球风轮的主力.
由于太阳风的压力更大,它对地球气轮的运动起决定作用.因CD区的大气受力面积要比CB区小,故太阳风作用于CB区的压力要比CD区大.地球质心两边的力臂长短不一,OB＞OD,两侧受力失衡,故地球气轮出现逆时针旋转的趋势.由于靠近B点的等离子离 地心远,地心引力小,故更易被太阳风吹向A区,而一旦CB区的大气向BA区挤压,A区大气就会在重力作用下向AE段运动,OBAE一区的大气压力就大于ODE区,大气向D区移动,DC段的大气又向CB段填充,整个地球气轮开始旋转,成为地球的等离子风轮.
八、风轮裹着地球转
即使太阳风有5.3亿吨的压力,也还不到地球质量的万亿分之一,直接用该力来说明地球这个巨大刚体的旋转,显然是无稽之谈.前面把太阳风力作为扭动地球转柄的外力矩,只是一种设定.事实上,太阳风力不可能直接作用于地球刚体,它通过风轮和水轮间接地把 力传递给地球,最终导致地球自转.随着等离子层高度的降低,等离子体比重增大,大气密度增高,到50～500公里高度内,基本上全是高空稀薄大气层了.这一稀薄大气层是等离子层的载体,等离子西风风轮的旋转,必然粘滞它作同向环流.实测证明,50公里以 上的稀薄大气层,全部由西向东作纬向环流.它已是计算导弹弹道的一个重要因子,即“高空西风因子”,它的平均风速约900米／秒,但由于大气非常稀薄,它的风是急而无力的.
50公里以下的低空大气是高空稀薄大气的载体,高空西风因子又粘滞低空大气作全球性西风环流,这样便启动了整个地球的风轮.风力由外圈向内圈传递,形成包围整个地球的西风系统,地球悬浮在旋转着的风轮中,风轮裹着地球同它一起自西向东旋转,如图3所示.
地球表面70％是海洋,海洋是地球的水圈,是大气的主要载体,大气西风环流必然会吹动粘滞洋面作同向环流.事实上,地球上的洋流全是由风力所支配的,如环南极西风漂流,便在常年西风吹动下永不停歇地自西向东涌流.如果地球上没 有陆地,那么,海水就会在西风系统驱赶下作全球性纬向环流.海水向东涌流,当然会粘滞海底、推涌海岸向东旋转.地球最大水域中的太平洋西风洋流便每时每刻都在把科迪勒拉山系向东推涌,这条全球最长的海岸山系便成为地球的最大转柄.太阳风就这样通过风轮、 水轮抓住了地球这个刚体的转柄,地球就这样被一级一级地推动着自西向东旋转.
〖TPK3,＋64mm.82mm,BP＃〗
〖TS（〗〖JZ〗〖HT5”H〗图〓3〖HT〗〖TS）〗
九、地球转速公式
当地球被启动、加速、旋转起来之后,若速度得不到控制,它必然会像超速飞轮那样崩裂,而现在地球的转速是怎样被控制的呢?地球自转的力源既然来自“两风”,而行走风的风力取决于地球公转速度,那么太阳风力和地球绕日公转的速度就决定着地球自转的速度, 也就是说,地球自转的速度V与太阳风力F和公转速度U的积成正比.
V＝F×U