地球自轉軸的變化
地球的極半徑約比赤道半徑短1/300,同時地球自轉的赤道麵、地球繞太陽公轉的黃道麵和月球繞地球公轉的白道麵,這三者並不在一個平麵內。由於這些因素,在月球、太陽和行星的引力作用下,地球自轉軸在空間上產生了複雜的運動。這種運動通常稱為歲差和章動。歲差運動表現為地球自轉軸圍繞黃道軸旋轉,在空間描繪出一個圓錐麵,繞行一周約需2.6萬年。章動是疊加在歲差運動上的許多複雜的周期運動。
證明地球自轉的方法有如下幾種:
1.牙簽法
先用一隻臉盆裝滿水,放在水平且不易振動的地方,待水靜止後,輕輕放下一根木質細牙簽,並在牙簽的一端做一個記號,記住牙簽的位置,過幾個小時後(最好10個小時以上)再去看,你就會發現,牙簽已經轉動了一定角度,看起來好像是牙簽在轉動,其實它並沒有轉動,而是地球在轉動。在北半球,牙簽作順時針轉動,因為地球自轉在北半球看起來是逆時針方向的,南半球則與北半球相反。
2.炮彈法
地球時刻不停地自轉,地麵上水平運動的物體,必然相對地發生持續的右偏(北半球)或左偏(南半球)。根據這種現象,人們分析射出的炮彈運動的方向,就能證明地球在自轉。
3.重力加速度法
地球在時刻不停地自轉,由於慣性離心力的作用,地麵的重力加速度必然是赤道最小,兩極最大;地球不可能是正球體,而必然是赤道略鼓,兩極略扁的旋轉橢球體。重力測量和弧度測量的結果,證實了這些觀點的正確性,也就從側麵證實了地球的自轉。
4.深井測量法
地球時刻不停地自轉,由於自轉速度隨高度而增加,物體自高處下落的過程中,必然具有較高的向東的自轉速度,而必然墜落在偏東的地點。
為了證實這一點,有人曾在很深的礦井中進行試驗。試驗結果是:自井口中心下落的物體,總在一定的深度同礦井東壁相撞,從另一個側麵證實了地球的自轉運動。
5.傅科擺
證實地球自轉的儀器,是法國物理學家傅科於1851年發明的。地球自西向東繞著它的自轉軸自轉,同時在圍繞太陽公轉。觀察地球的自轉效應並不難。
用未經扭曲過的尼龍釣魚線,懸掛擺錘,在擺錘底部裝有指針。擺長從3~30米皆可。當擺靜止時,在它下麵的地麵上,固定一張白卡片紙,上麵畫一條參考線。把擺錘沿參考線的方向拉開,然後讓它往返擺動。幾小時後,擺動平麵就偏離了原來畫的參考線。這是在擺錘下麵的地麵隨著地球旋轉產生的現象。
由於地球的自轉,擺動平麵的旋轉方向,在北半球是順時針的,在南半球是逆時針的。擺的旋轉周期,在兩極是24小時,在赤道上傅科擺不旋轉。在緯度40°的地方,每小時旋轉10°,即在37小時內旋轉一周。顯然擺線越長,擺錘越重,實驗效果越好。因為擺線長,擺幅就大。周期也長,即便擺動不多幾次(來回擺動一兩次)也可以察覺到擺動平麵的旋轉、擺錘越重,擺動的能量越大,越能維持較長時間的自由擺動。
地球上發生的神秘突變事件
生物突然大滅絕
2.5億年前,地球絕大多數物種在一段相對較短的時間內滅絕,成為我們這個星球史上獨一無二的一個物種滅絕時期。長久以來,科學家一直在尋找背後的原因。最近,《科學》雜誌揭示出這次大滅絕不是逐漸消滅,而是一次突然爆發的災難性事件。
據介紹,由於缺乏地層化石記錄,2.5億年前生物大滅絕的原因曾被認為是海平麵長期下降引起持續性環境惡化,導致生物加速消亡。20世紀70~80年代,中國華南地區連續發現記錄這一特大生物滅絕過程的地層,一些中外專家根據對這些地層化石的觀察分析,提出了2~3次分期滅絕的觀點。近幾年,金玉升等科研人員應用現代科技手段,對古生代與中生代分界的國際標準地層——浙江省長興縣煤山剖麵豐富的古生物資料進行嚴密的科學研究分析,首次提出2.5億年前的生物大滅絕是一次爆發性的災難事件。
那次物種大滅絕發生在2.5億年前,也就是所謂的“二疊紀-三疊紀大滅絕”,因為它發生在地理上二疊紀時期的末代和三疊紀時期的開始。當時,地球上90%以上的海洋動植物以及70%的陸地物種慘遭滅絕。大滅絕標誌了地球上第一次生命蓬勃發展時代的結束,同時,它又宣告了爬行動物興盛時代的開始。
大滅絕背後的“凶手”到底是誰?
像警察調查一樣,科學家們希望通過重建大滅絕時的詳細場景,包括它發生的時間和形式,來全力以赴找到滅絕的原因。近期,《科學》雜誌公布了研究結果,這次大滅絕可能是在50萬年或是更短的時間內發生的。