地球?yàn)樯兑恢眹@著太陽(yáng)轉(zhuǎn)，其中蘊(yùn)含的科學(xué)道理有哪些？

這個(gè)問(wèn)題看起來(lái)很簡(jiǎn)單，但蘊(yùn)含著深刻的科學(xué)道理。

地球之所以被太陽(yáng)牽著鼻子轉(zhuǎn)，主要有兩個(gè)原因：一是太陽(yáng)和地球出自一個(gè)娘胎，地球生來(lái)就是太陽(yáng)的跟班和附屬；二是由于物理規(guī)律，也就是宇宙規(guī)則限定了地球只能?chē)?yáng)轉(zhuǎn)。

下面具體說(shuō)說(shuō)這兩個(gè)原因。

1、為什么說(shuō)太陽(yáng)和地球出自一個(gè)娘胎，這個(gè)“娘”又是怎樣的存在？

現(xiàn)代天文學(xué)的常識(shí)是，所有恒星都是誕生于一坨巨大的氫分子云，也可以說(shuō)是宇宙塵埃或星云。宇宙誕生后38萬(wàn)年后，密度稀疏和溫度冷卻到足以產(chǎn)生了原子，這時(shí)只有最輕的元素氫和氦，以及微量的鋰，在萬(wàn)有引力作用下，這些元素凝聚在一起，就形成了分子云。

最早的分子云按質(zhì)量計(jì)算，主要成分約有75%的氫和25%的氦，鋰只有約10的負(fù)10次方左右，第一代恒星就是在這種星云中誕生。此后，經(jīng)歷多代恒星核聚變提煉，以及超新星爆發(fā)高溫高壓提煉，現(xiàn)在的宇宙元素豐度達(dá)到了約74%的氫，24%的氦，2%的其他各種重元素。

盡管如此，氫和氦還是占有絕對(duì)的比重，氫更是主要元素，因此現(xiàn)在依然將星云塵埃稱(chēng)為氫分子云。所有恒星就是在這種星云中誕生。在引力作用下，星云會(huì)收縮得越來(lái)越緊密，最終在中心形成一個(gè)巨大的球狀天體。

這個(gè)球狀天體達(dá)到了一定質(zhì)量，也就是約0.08個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量，核心就會(huì)在巨大的引力收縮壓力發(fā)生高速坍縮，從而形成極高溫度，巨大的壓力和高溫，將氫原子核的外層電子剝離，導(dǎo)致核與核發(fā)生碰撞融合，由4個(gè)氫原子聚合成一個(gè)氦原子，這個(gè)過(guò)程就是核聚變。

核聚變過(guò)程有0.7%的質(zhì)量損失，這些損失的質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量迸發(fā)出來(lái)，符合愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程E=MC^2，以電磁輻射的方式從核心向外溢出，形成巨大的輻射壓，與星球向內(nèi)的引力壓形成了平衡，從此，這顆氣態(tài)星球就成為一顆不斷發(fā)光發(fā)熱的恒星。

根據(jù)對(duì)太陽(yáng)金屬豐度的分析，科學(xué)家們認(rèn)為，太陽(yáng)是在超新星爆發(fā)后的殘?jiān)窃浦姓Q生，屬于宇宙中第三代恒星。也就是說(shuō)產(chǎn)生太陽(yáng)系的娘胎，至少有過(guò)兩次超新星爆發(fā)留下的殘骸。正因?yàn)槿绱耍拍軌蚰鄢傻厍蜻@種巖質(zhì)行星，才能夠有足夠孕育和存活生命的元素。

一般來(lái)說(shuō)，一坨巨大的星云凝聚成一顆恒星或數(shù)顆恒星（雙星或多星系統(tǒng)），恒星并不會(huì)將星云殘?jiān)降靡稽c(diǎn)不剩，總會(huì)留下一些殘?jiān)嗄酰@些殘?jiān)嗄蹙蜁?huì)在碰撞中吸附凝聚成一顆顆行星或更小的星球，以及成不了星球奇形怪狀的小行星，一些飄得很遠(yuǎn)的水汽會(huì)凝聚成冰凍天體~彗星等等。

任何星云在銀河系里，不可能絕對(duì)靜止。銀河系整體在轉(zhuǎn)，附近超新星、恒星風(fēng)、引力擾動(dòng)，分子云內(nèi)部湍流、碰撞會(huì)加速這種轉(zhuǎn)動(dòng)。哪怕開(kāi)始角速度小到幾乎測(cè)不出來(lái)，它也一定有一點(diǎn)點(diǎn)角動(dòng)量。隨著引力坍縮加角動(dòng)量守恒，把原本幾乎看不見(jiàn)的微弱轉(zhuǎn)動(dòng)，逐漸放大成高速旋轉(zhuǎn)。

云團(tuán)轉(zhuǎn)動(dòng)的離心力作用，導(dǎo)致物質(zhì)被甩成一個(gè)盤(pán)狀，漸漸形成了原行星盤(pán)。所有行星就是在這個(gè)原行星盤(pán)沒(méi)被太陽(yáng)吸食干凈的殘?jiān)嗄踔心鄱伞Ｌ?yáng)誕生后，這個(gè)半徑約1光年的盤(pán)子依然圍繞著核心轉(zhuǎn)動(dòng)，地球也身在其中。

這就是太陽(yáng)與地球共同出生于一個(gè)娘胎，卻只能?chē)@著太陽(yáng)轉(zhuǎn)的第一個(gè)原因。

2、宇宙物理規(guī)則導(dǎo)致地球必須圍繞著太陽(yáng)轉(zhuǎn)

早在幾百年前，牛頓就發(fā)現(xiàn)了一個(gè)重要的宇宙規(guī)則：萬(wàn)有引力，并且給出了萬(wàn)有引力的計(jì)算公式。正是這個(gè)發(fā)現(xiàn)，讓人類(lèi)對(duì)宇宙的認(rèn)識(shí)真正進(jìn)入到科學(xué)時(shí)代，開(kāi)始洞悉宇宙天體的運(yùn)動(dòng)奧秘。

萬(wàn)有引力理論認(rèn)為，引力是物質(zhì)質(zhì)量的本質(zhì)屬性，也就是任何具有質(zhì)量的物體天生具有引力，引力的大小與質(zhì)量的乘積成正比，與距離平方成反比，公式為：F=MmG/r^2。這里的F表示引力大小，單位牛（N）；M和m代表引力相互作用的大小兩個(gè)物體，單位千克（kg）；G為引力常量，約為6.67*10^-11N·m^2 /kg^2；r為兩個(gè)物體質(zhì)心的距離半徑，單位米（m）。

簡(jiǎn)單理解就是質(zhì)量越大的物體引力越大，距離越近引力越強(qiáng)；并且隨著距離拉遠(yuǎn)，引力會(huì)以數(shù)量級(jí)衰減。現(xiàn)在，愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論已經(jīng)揭示了引力的本質(zhì)，是質(zhì)量對(duì)時(shí)空的扭曲，這里就不展開(kāi)說(shuō)了。

太陽(yáng)與地球雖然出生于一個(gè)娘胎，但又是性質(zhì)完全不同的兩種天體。太陽(yáng)屬于恒星，自身發(fā)光發(fā)熱，是能量之源，質(zhì)量超大；地球?qū)儆谛行牵约翰⒉话l(fā)熱發(fā)光，完全依賴(lài)于太陽(yáng)的輻射能量維持氣溫，質(zhì)量相對(duì)太陽(yáng)幾乎可以忽略。

因此太陽(yáng)與地球雖然出自一個(gè)娘胎，但根本算不上兄弟姊妹，甚至連父子也高攀了。太陽(yáng)的質(zhì)量占據(jù)了整個(gè)太陽(yáng)系的99.86%，包括地球在內(nèi)的八大行星以及所有矮行星、衛(wèi)星、小行星、彗星、塵埃渣子加起來(lái)，也只占太陽(yáng)系總質(zhì)量的0.14%。所以，太陽(yáng)這個(gè)老大打個(gè)噴嚏，也會(huì)秒殺這些子子孫孫們。

根據(jù)引力理論，地球只能被太陽(yáng)引力牽著鼻子運(yùn)動(dòng)，不出意外的話，一直到太陽(yáng)系毀滅。太陽(yáng)系的壽命也是受太陽(yáng)壽命控制的，太陽(yáng)年齡已經(jīng)有46億歲，還有50多億年就將壽終正寢，死亡前會(huì)變成一顆紅巨星，半徑膨脹200倍，地球很可能會(huì)被烈焰吞噬或烤焦。這就是地球的命運(yùn)，無(wú)法改變。

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