如果全人类往东或往西跑,能否加速或减慢地球的自转?
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地球沿着自西向东的方向在自转 , 绕轴旋转一圈的时间大约为24小时 。 如果地球上的所有人向东或者向西跑步 , 这会让地球的自转速度减慢或者加快吗?
假设地球上的所有人都在向东跑步 , 地球会受到人对其施加的一个向西的力 , 这就好比给地球安装了向东喷射的火箭 , 所以地球的自转速度会被减慢 。 反之 , 如果地球上的所有人都在向西跑步 , 地球的自转速度会加快 。
那么 , 如果全人类朝着同一个方向跑步 , 这会对地球的自转速度造成多大的影响呢?
为了便于计算 , 这里假设地球上的所有人全部集中在赤道上 , 然后一同向东跑步 。 据统计 , 世界总人口已经达到77亿 。 假设平均每人的体重为60千克 , 则全世界所有人的总质量为4620亿(4.62×10^11)千克 。 如果人的跑步速度为5米/秒 , 赤道半径为6378公里 , 那么 , 所有人向东跑的总角动量为:
L1=r·m1·v1=6378000×4.62×10^11×5 kg·m^2/s≈1.473×10^19 kg·m^2/s
地球的总质量约为5.972×10^24千克 , 赤道的自转线速度约为465米/秒 , 所以地球原有的角动量为:
L2=r·m2·v2=6378000×5.972×10^24×465 kg·m^2/s≈1.771×10^34 kg·m^2/s
根据角动量守恒定律 , 由于人向东跑步会让地球的角动量减少L1 , 这与地球总角动量L2相比是微不足道的 , 后者相当于前者的1200万亿倍 。 根据下式:
ΔL=L1=r·m2·v3
由此可以算出v3≈4×10^-13米/秒 , 所以地球的自转速度几乎没有变化 。 根据线速度和角速度的关系可得 , 地球自转角速度会减少大约6×10^-20 rad/s , 这意味着77亿人向东持续奔跑1000年 , 地球的自转周期只会增加大约26微秒 。
想象一下 , 一只在人身上爬行的蚂蚁会对人的运动速度和方向造成什么影响?因此 , 在地球面前 , 人类是微不足道的存在 。
【如果全人类往东或往西跑,能否加速或减慢地球的自转?】只有大自然发生的巨大能量释放 , 才能轻微改变地球的自转速度 , 例如 , 在2011年 , 日本的9.0级地震让地球的自转速度每天加快大约1.8微秒 。 另外 , 由于月球的潮汐作用 , 地球的角动量不断转移给月球 , 这会使地球的自转速度不断变慢 , 地球的自转周期会因此而每隔100年增加大约2毫秒 。
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