地球自转速度为什么会逐渐减慢

【课堂实录】

一、为什么地球自转速度逐年减慢

谁都知道，现在地球公转一周称一年，有365日5小时48分46秒；一天有23小时56分4.1秒；月球绕地球一周称一月为27日7小时43分11.47秒。假如没有其他的作用力影响地球，那么这些数字永远也不会改变。然而大量的事实已经证明，地球自转的周期在经常不断地变化着。

通过数珊瑚壳上长出的碳酸钙条带人们会知道：在5.7亿年以前的寒武纪，即最古老的化石时代，地球一昼夜只有20.47小时，每年有428天；在5亿年前的奥陶纪早期，每天有21.4小时，每年有409天；在3.7亿年前的泥盆纪中期，地球上的一年有398天左右，每天有22小时；而在3.2亿年前的石炭纪，每年只有387天。由这些观察到的数据，我们可估计出地球的自转周期每一百年约增加0.00164秒，即每10万年增加1.64秒。

二、那么，是什么力量在改变着地球自转的速度呢？

我们都玩过陀螺，假如开始顺向转着的时候，用绳子再顺向抽打它一下，它就转得更快了；若反向抽一下，它就转得慢了。地球也是这样，它自西向东自转着，当有一个力也是自西向东推它一下，它就转得更快了；当有一个力是自东向西反推它，它就转得慢了。那么这是个什么力在推着地球，改变着地球的自转周期呢？这个力就是月球和太阳对地球的引潮力。

潮汐，主要是由月球和太阳对地球各部分的引力大小不等引起的。引潮力的大小与天体的质量成正比，而与天体离开地球的距离的平方成反比。因为月球比太阳离地球的距离近得多，所以月球的引潮力是太阳的2.17倍。

在月球、太阳引力作用下，无论在海洋、大气还是地球的固体地壳上，都会引起潮汐。随着地球的自西向东自转，月球和太阳东升西落，潮汐隆起部位也必定是自东向西地运转，这恰好与地球自转方向相反。于是海水依次扫过较浅的海底；岩层也会在它们上升或下陷时彼此发生挤擦；大气也必然要与地表产生摩擦，大陆逐渐向西漂移。就是这些极其微弱的摩擦力消耗着地球的转动能，对地球起着制动作用，从而使地球的自转速度逐渐减慢，自转周期逐渐变长。

但是，地球和月球之间是一个能量守恒系统。地球自转速度的减慢，必然导致地球和月球距离的逐渐增大，以达到新的平衡，据估计，月球以大约每年一米的速度渐渐远离地球，阴历每月的天数也随之增加。人们观测鹦鹉贝化石螺纹的数目，已经知道，在4亿年前每月只有9天，1.5亿年前为17天，7000万年前为22天，3000万年前为25天。当有朝一日地球和月球各自的自转周期等于公转周期，即一天等于一个月时，月球的潮汐作用就停止了。但太阳的潮汐作用仍然存在。因为太阳潮也是自东向西传播的，所以地球自转周期仍将继续增大，到那时，地球上的一昼夜将长于一月。但是，此时月球的潮汐作用又将“复活”，但显然这时的月球是自西向东作周日视运动的，因此潮汐的运转方向与地球自转方向保持一致，从而又使得地球自转变快，自转周期变短，月地距离也随之缩小。如此周而复始，造成地球自转速度永无休止地变化。