地球自转最快的是多少?

Question

地球能以多快的速度旋转并维持生命?

在史前时代，恐龙是如此巨大，以至于考古学家想知道它们是如何没有被自己的重量压碎的。快速旋转的地球能让更大的动物存在吗?

地球自转的减慢会导致大型动物的灭绝而不是小型动物的灭绝吗?

https://physics.stackexchange.com/questions/278117/how-fast-can-the-earth-spin-and-support-life

*忽略任何环境影响

Answer 1

地球自转的速度由它的角动量控制。角动量守恒是一个非常严肃的物理定律(可能比质量守恒还要严格)。同样地，地球要失去质量，这些质量必须去某个地方。地球要失去角动量，就得去某个地方。

地球的自转可以在一个小范围内通过重新安排质量的分布(改变地球的轨道)而变化惯性矩)．这就是为什么在冰河时代，一天的时间要长几秒钟，因为大量的水在海洋中堆积在大冰原中，所以就像在旋转的滑冰运动员的经典例子中，通过移动质量(地球上的冰或滑冰运动员手臂上的冰)远离旋转轴，减慢了旋转速度。

唯一能显著改变地球自转速度的方法就是失去角动量在15年的时间里，任何可以想象到的能显著改变地球角动量的事件都将是灾难性的，以至于自转速度的变化将是次要的。这样的事件必须是类似于与大质量小行星的碰撞，行星大小的天体的飞掠，或者巨大的天然核反应堆爆炸产生的大量质量喷射(所有这些都可能发生在地球历史的早期)。

然而，今天有一些进程正在慢慢地窃取地球的角动量。最重要的是潮汐。潮汐在地球周围产生了比地球旋转慢的水，如图所示维基百科)：

因此，为了保持凸起的位置，水必须不断地流入那些与地球自转相反的凸起，并通过摩擦使其减速。失去的角动量主要流向了月球，月球在轨道上加速，因此远离了我们3.8厘米/年．

这个过程会使一天变长1.7毫秒/世纪即使在地质年代的尺度上，这也不是很多。这相当于每百万年17秒。但即使是这么少的时间，从侏罗纪开始(201 Ma前)算起，也将近整整一个小时了。但这种变化非常缓慢，动物有足够的时间来适应。

所以我想说，任何关于恐龙如何支撑自身重量的解释都与地球自转速度的变化无关。另外，我认为你高估了旋转速度对感知重量的影响。如果我们算一下，赤道处的向心加速度是$ $现代\ mathrm c = \压裂{v ^ 2} r = \压裂{(462 \ \ mathrm {m / s}) ^ 2} {6 \ 378 \ 100 \ \ mathrm} = 0.0336 \ \ mathrm {m / s ^ 2} $ $

相当于重力加速度的0.3%。因此，即使地球完全停止转动，1000公斤重的恐龙也只会感觉重约3公斤。

话虽如此，如果我们去你所说的假设情况，放慢速度不会有太大的区别(忽略有一年的一天对环境的任何影响)。

地球自转得多快才能维持生命?我认为没有人能真正回答这个问题，因为我们不知道生命能忍受什么样的条件。但如果你让地球转得更快，向心加速度就会随着速度的平方而增加，因此让向心加速度等于重力加速度并不需要太多，在这种情况下，赤道上的物体就会失重。在这种情况下，地球将失去大气层和海洋，进一步加速将开始向太空喷射岩石。通过重新排列上面的方程，我们可以得到临界速度，它将是:$ $ v_ \ mathrm大概{rg} = c = \ \√6 {6 \ 378 \ 100 \ mathrm \ times9.8 \ \ mathrm {m / s ^ 2}} = 7 \ 906 \ \ mathrm {m / s} $ $

这是目前速度的17倍，相当于一天1小时24分钟。

最后，回答你的问题:地球自转速度最快的是多少?视情况而定。如果我们把它考虑在与月球形成相关的角动量的主要变化之后45.1亿年前在美国，我们可以推断出每百万年17秒(这不是最精确的，因为当时还没有海洋，但这是一个公平的初步近似值)，我们得到大约21小时，所以当时的一天只有大约三个小时长。在月球形成之前，仔细计算原始地球上一天的长度，结果是一天5.8小时(见月球形成前)这篇论文，第358行)

作为一个趣闻，这个数字非常接近临界速度的事实，让一些人认为天然核反应堆的爆炸足以产生额外的冲击力，将整个月球从表面弹射出去．通过最近的分析，这可以解释为什么月球的组成与地球的组成如此惊人地相似，挑战了碰撞形成理论以“忒伊亚一个假设的火星大小的天体。不过，最近也有其他理论对这个问题提出了另一种解决方案，比如synestia理论．

最后，把所有可能的自转速度变化局限于表面过程或其他天体的相互作用是错误的。也有可能是地球内部的质量再分配影响了自转速度。像铁的灾难会增加旋转速度，其他大规模再分配事件可能已经发生或可能正在发生，但这只是推测。研究这样的过程是极其困难的，我们对地球内部的动力学知之甚少，要证明或证伪有关这种内部质量再分配事件的理论也极其困难。这个答案和其他有同样问题的人有一些关于行星角速度如何变化的想法。