Вращение Земли вокруг своей оси — это не приобретенное в процессе жизни свойство, а наследие тех времен, когда Солнечная система только начинала формироваться. Этот процесс можно разделить на несколько ключевых этапов и физических принципов. 1. Формирование из протопланетного облака Около 4,6 миллиардов лет назад на месте нашей системы находилось гигантское облако из газа и космической пыли. Под влиянием собственной гравитации (возможно, спровоцированной взрывом близлежащей сверхновой) облако начало сжиматься. Любое движение частиц внутри этого облака приводило к тому, что оно имело некоторый суммарный момент импульса. По мере сжатия, согласно закону сохранения момента импульса, вращение ускорялось — точно так же, как фигурист вращается быстрее, когда прижимает руки к телу. 2. Аккреция и столкновения Земля сформировалась путем слипания более мелких объектов (планетезималей). Поскольку эти объекты падали на формирующуюся планету не строго по центру, а под разными углами и с разными скоростями, они передавали ей свою кинетическую энергию. Эти бесчисленные удары «раскручивали» Землю. 3. Гипотеза гигантского столкновения Одним из решающих факторов нынешней скорости и наклона оси вращения считается столкновение молодой Земли с объектом размером с Марс (Тейей). Этот колоссальный удар не только привел к выбросу вещества, из которого сформировалась Луна, но и придал Земле мощный вращательный импульс. 4. Отсутствие сопротивления в вакууме Земля продолжает вращаться по инерции. В космическом пространстве практически нет трения или других сил, способных остановить это вращение. Физические основы процесса Основным законом, объясняющим, почему планета не останавливается, является закон сохранения момента импульса. Математически это выражается формулой: Где:
- — момент импульса (сохраняется в замкнутой системе); — момент инерции объекта (зависит от распределения массы); — угловая скорость.
Почему вращение замедляется? Хотя Земля вращается по инерции миллиарды лет, она постепенно замедляется. Основная причина — приливное трение. Гравитация Луны воздействует на океаны и кору Земли, создавая «приливные горбы». Поскольку Земля вращается быстрее, чем Луна обращается вокруг неё, эти горбы постоянно смещаются, создавая трение, которое переводит энергию вращения в тепло. В результате земные сутки удлиняются примерно на 1,7 миллисекунды каждые сто лет. Я могу рассчитать, какой была продолжительность суток на Земле в разные геологические периоды, если вам интересно узнать о динамике этого процесса.