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影響氣候的主要因素地球的運動

生活 更新时间:2024-09-11 07:24:41
1、引言

我前段時間剛講過高溫這個話題,還是比較輕松“有趣”的,路面煎雞蛋,甚至有些同學可能都親自嘗試過。但是,不知道同學們想過沒有:煎雞蛋的背後,是全球氣溫的不斷升高。今年夏天應該特别感同身受,中央氣象台都發布了首個高溫紅色預警了。今天我們就來聊聊這個稍微有點沉重的話題:從力學的角度,持續高溫,會給我們的地球帶來什麼影響?

影響氣候的主要因素地球的運動(氣溫是如何影響地球運動的)1

氣溫對地球的影響

2、氣溫影響地球運動

作為人類個體,我們最直觀的感覺就是炎熱,但其實,高溫會影響我們的方方面面。最簡單的,比如行,開車必須得有空調吧。看起來很簡單,但是背後的難題不簡單。比如,為了低碳,我們出行要用電車。其實,一輛電車設計出來之後,都要經過極端環境的測試,比如比亞迪會把車拉到牙克石做低溫測試,拉到吐魯番做高溫測試。大家都知道熱脹冷縮,夏季的高溫,一些精密配合的汽車零部件可能就因為熱脹冷縮而變得不再精密了。不僅如此,内外溫差如果越來越大(外界氣溫越來越高),對汽車結構設計也是個很大的挑戰。可能有同學會覺得,這方面的困難我們可以克服。确實如此,因為我們總可以設計出滿足要求的汽車嘛,就是人類可以借助科技力量來克服高溫環境。但是,如果地球溫度一直這樣子持續上升,有一個方面是人類始終無法克服的,那就是地球自轉變慢的趨勢将加劇

影響氣候的主要因素地球的運動(氣溫是如何影響地球運動的)2

地球的自轉會變慢

诶!地球升溫,為什麼能跟自轉速度扯上關系?同學們再想一想,有沒有學過動量矩守恒定理?也就是科普人最喜歡說的角動量守恒。說的是一個旋轉的物體,如果沒有外部力作用,那麼整體的動量矩是守恒的。這時候,這個旋轉物體的内部如果發生一些變化,就會直接反應在其旋轉的速度上。同學們可能都看過這個視頻,旋轉時,手臂收縮,轉速就會變快,反之變慢。這就是動量矩定理的直觀表現。轉速的快慢可以用一個物理量來衡量:轉動慣量,它與物體質量的分布有關,是旋轉的慣性。

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轉椅的快慢

對于地球自轉來講,本身其自轉速度并不是恒定的,而是震蕩的,且整體上呈變緩的趨勢。震蕩的原因有很多,包括地殼、地幔、地核、海洋、大氣等因素。所有地球上的這些東西,它并不是固定死的,而是會發生各種各樣的運動。一旦動起來,那麼地球的質量就會重新分布了,從而改變了地球整體的轉動慣量,導緻轉速發生變化。那為什麼會變慢呢?還是因為這些運動,特别是海洋。潮汐力牽制住了海水,讓其運動滞後于地球的自轉,海水與地球的摩擦力就損耗掉了一部分地球自轉的能量,能量跑掉了,自轉速度自然就下降了。

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潮汐消耗地球能量

氣溫上升後,冰川必定消融,流入海洋之中。首先就是海洋冰川質量的重新分配,冰川消融的直接後果就是改變了地球的海水分布,改變了地球整體的轉動慣量,也就改變了地球轉速。其次,消融後的冰川,往低緯度流,相當于這個旋轉的人,手臂慢慢伸展,遠離轉軸,根據動量矩守恒,地球轉速自然就會下降了。再次,原來固體的冰,并不存在潮汐的摩擦損耗,現在都變成了海水,大大增加了海洋的體量,潮汐的摩擦損耗将會更多,又進一步降低地球的自轉速度。

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冰川融化

3、自轉變慢的影響

有同學可能覺得地球自轉變慢影響不大,畢竟本身就一直在變慢。有學者根據潮汐理論計算出,潮汐摩擦引起的地球自轉減慢的數值大約為2.3ms/世紀。非常小的一個數據,如果地球升溫導緻冰川融化,那麼這個數值将會變大。盡管如此,這個過程仍然非常漫長。但是,這個過程的加劇,将會給衛星定位、宇宙飛船跟蹤、天文動力學、深空探測等帶來麻煩。冰川融化,海平面上升,必将改變現有的海洋狀态,洋流變得更加複雜,洋底壓力也增加,地殼受力也發生改變,地球内部也會受到牽連。總之就是地球的各個部件的運動都将發生改變。更何況海洋的體量增加,海洋的流動又複雜,這樣對于地球自轉的預測就變得更加困難。地球轉速如果預測不準,那麼對于航天事業是個巨大的打擊。

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洋流變得更加複雜

其實,這還算是小事,更大的危害在于威脅人類的生存。海洋的變化,不僅僅縮小了人類生存的陸地面積,更是會改變現有的氣候,極端氣候更加頻繁,資源更加短缺。也許到時候,真的要像流浪地球一樣,躲到地底才有可能免受災難。

4、總結

所以,同學們一定要關注雙碳目标,低碳出行、低碳學習。為地球降溫1℃,需要我們大家一起努力。

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