月亮繞著地球轉(zhuǎn)，地球繞著太陽轉(zhuǎn)，這屬于公轉(zhuǎn)；而月亮、地球、太陽等星球，其自身都在繞著一個(gè)假想的軸旋轉(zhuǎn)，這屬于自轉(zhuǎn)。

那么天體為什么會(huì)旋轉(zhuǎn)呢？地球誕生至今已有45億年的歷史，就讓我們通過地球的旋轉(zhuǎn)來揭秘這背后的原理。

什么是旋轉(zhuǎn)？

所謂的旋轉(zhuǎn)就是物體繞一個(gè)點(diǎn)或者一個(gè)軸做圓周運(yùn)動(dòng)。最典型的旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象就是“陀螺的旋轉(zhuǎn)”，陀螺就是繞著一個(gè)軸快速旋轉(zhuǎn)。需要注意的是，現(xiàn)實(shí)世界中許多天體的公轉(zhuǎn)軌道只是近似圓周，一般是橢圓，這與數(shù)學(xué)中對(duì)幾何圖形旋轉(zhuǎn)的定義略有不同。

旋轉(zhuǎn)有方向之分，在平面上通常分為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)與順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。這個(gè)很好理解，旋轉(zhuǎn)方向跟鐘表中時(shí)針走的方向一致，被稱之為順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，反之則稱之為逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

我們從數(shù)學(xué)角度說明一下。如下圖所示，平面被直角坐標(biāo)系分為4個(gè)限象，一個(gè)圖形繞著原點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，苦依次穿過4—3—2—1限象，這就是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)；若依次穿過1—2—3—4限象，則是逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

太陽每天東升西落，那是因?yàn)榈厍蚶@著自轉(zhuǎn)軸自西向東轉(zhuǎn)，從北極點(diǎn)上空來看地球是在逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，而從南極點(diǎn)來看地球則是在順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。可見，旋轉(zhuǎn)方向也是相對(duì)而言的，描述時(shí)需要有參考系作為依據(jù)。

宇宙中天體的旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象

1，天體的旋轉(zhuǎn)分為自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)。

自轉(zhuǎn)是天體繞著自己的軸心做圓周運(yùn)動(dòng)，自轉(zhuǎn)軸一般會(huì)穿過質(zhì)心。天文觀測發(fā)現(xiàn)，宇宙中幾乎所有天體都存在自轉(zhuǎn)。在理論中存在不自轉(zhuǎn)的天體，比如史瓦西黑洞，不過雖然該類黑洞不自轉(zhuǎn)，但是黑洞周圍的吸積盤卻可能存在旋轉(zhuǎn)。

天體的自轉(zhuǎn)可以分為較差自轉(zhuǎn)和剛體自轉(zhuǎn)，差別在于不同緯度上角速度是否相同，如果相同則是剛體自轉(zhuǎn)，反之亦然。比如恒星以及氣態(tài)行星就屬于較差自轉(zhuǎn)，而像地球這樣的巖石行星等天體則被認(rèn)為是剛體自轉(zhuǎn)。不過，剛體只是理想中的物體。

上圖為太陽的較差自轉(zhuǎn)，由于不同緯度的角速度不同，自轉(zhuǎn)周期也不同。

而公轉(zhuǎn)是一個(gè)天體繞著另一個(gè)天體運(yùn)動(dòng)，公轉(zhuǎn)軌道一般為圓形或者橢圓。

在一些人的認(rèn)知中，在引力的作用下，小質(zhì)量的天體會(huì)圍繞著大質(zhì)量的天體公轉(zhuǎn)，表面上看起來是這樣的，嚴(yán)格來說并不完全正確。比如地球繞著太陽轉(zhuǎn)，更確切的說，地球是繞著地球和太陽的公共質(zhì)心旋轉(zhuǎn)。由于太陽比地球質(zhì)量大很多，它們的公共質(zhì)心位于太陽內(nèi)部；木星的質(zhì)量比太陽系其它七大行星的總質(zhì)量還要大，而太陽和木星的公共質(zhì)心則位于太陽表面以外。

如圖所示，木星和太陽繞著公共質(zhì)心旋轉(zhuǎn)。

2，太陽系天體的旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象

在太陽系中，太陽位于中心位置，太陽周圍還有八大行星以及其它小天體（小行星、彗星），它們都在圍繞太陽旋轉(zhuǎn)。地球就是八大行星中的其中之一。

地球繞著地軸自轉(zhuǎn)，同時(shí)又繞著太陽公轉(zhuǎn)，地球自轉(zhuǎn)一圈約24小時(shí)、公轉(zhuǎn)一圈約365天（1年）。月球也與之類似，既繞地球公轉(zhuǎn)、又在自轉(zhuǎn)，自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)周期都是27.32天。太陽是銀河系中的其中一顆恒星，太陽除了自轉(zhuǎn)還繞著銀河系中心公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)一圈大約需要2億多年。

3，銀河系本身也存在自轉(zhuǎn)，那銀河系又繞著什么公轉(zhuǎn)呢？

銀河系和仙女座星系約50多個(gè)星系共同構(gòu)成了本星系群，本星系群的質(zhì)心位于銀河系和仙女座星系之間，它們除了繞著這個(gè)公共質(zhì)心旋轉(zhuǎn)，還在引力的作用下以螺旋方式相互靠近，幾十億年之后，銀河系和仙女座星系會(huì)合并。

銀河系連同本星系群一起圍繞著室女座超星系團(tuán)的中心旋轉(zhuǎn)，而這個(gè)中心就位于室女座星系團(tuán)。銀河系位于室女座超星系團(tuán)的邊緣，據(jù)估計(jì)，銀河系公轉(zhuǎn)一圈大約需要耗時(shí)1000億年。室女座超星系團(tuán)由包括本星系群在內(nèi)的100多個(gè)星系團(tuán)或者星系群組成，跨度達(dá)1億光年以上，包含4萬多個(gè)類似于銀河系這樣的大小不一的星系。至于宇宙自身是否存在旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象，這個(gè)就不清楚了。

通過上面的介紹，相信大家已經(jīng)對(duì)天體的旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象有了深入的認(rèn)識(shí)，接下來我們?cè)摶氐阶约旱募覉@了，來揭秘“地球?yàn)樯稌?huì)旋轉(zhuǎn)？”。

地球?yàn)槭裁磿?huì)旋轉(zhuǎn)？

地球誕生至今已有45億年，地球一直在旋轉(zhuǎn)，從未停歇，那么是什么力量在迫使它不停的旋轉(zhuǎn)呢？這要從公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)這兩個(gè)方面來回答。

萬物皆在運(yùn)動(dòng)。力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，但卻可以改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。在合外力為0的情況下，物體總是保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)，物體這種保持原有靜止或者運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)被稱之為慣性，我們通常用質(zhì)量來度量。天體的質(zhì)量越大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)越難被改變。萬物誕生于大爆炸，萬物運(yùn)動(dòng)的初始動(dòng)力也來源于此。

太陽的引力是維持地球公轉(zhuǎn)的原因。太陽引力提供的向心力和地球慣性提供的離心力保持平衡，這使得地球不至于落向太陽或遠(yuǎn)離太陽，而是在一個(gè)固定的橢圓軌道繞太陽旋轉(zhuǎn)。

地球保持自轉(zhuǎn)狀態(tài)不需要外力來維持。太空是真空，沒有摩擦力，地球在太空中運(yùn)動(dòng)主要受太陽和月球引力的影響。幾十億年以來，太陽和月球的引力產(chǎn)生的潮汐作用就使地球的自轉(zhuǎn)速度越來越慢。在10億年前，地球上一天可能不到20小時(shí)。而物體保持轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)，可以用轉(zhuǎn)動(dòng)慣量來衡量。一個(gè)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越大，其保持轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)的能力也就越強(qiáng)。

那地球的旋轉(zhuǎn)是怎么產(chǎn)生的呢？

其實(shí)，不管是地球的公轉(zhuǎn)還是自轉(zhuǎn)，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的根本原因就是轉(zhuǎn)動(dòng)慣性和角動(dòng)量守恒。

至于角動(dòng)量是如何產(chǎn)生的，這要從太陽系的起源說起。太陽系起源于星云，星云由大量的粒子構(gòu)成，粒子總是在不停的運(yùn)動(dòng)，粒子之間在引力的相互作用下產(chǎn)生了力矩，于是便會(huì)產(chǎn)生角動(dòng)量。星云質(zhì)量分布不均勻，總角動(dòng)量便不可能為0，于是整個(gè)星云體系便會(huì)發(fā)生旋轉(zhuǎn)。星云在引力的作用下收縮形成恒星，新生恒星也會(huì)繼承原星云的角動(dòng)量，并且在收縮的過程中，隨著半徑的減小，由于角動(dòng)量守恒，旋轉(zhuǎn)速度便會(huì)加快。比如花樣滑冰運(yùn)動(dòng)中，運(yùn)動(dòng)員就能通過調(diào)整自身姿態(tài)來控制旋轉(zhuǎn)速度。

除了太陽是星云的產(chǎn)物，地球也是星云的產(chǎn)物。太陽誕生之后，余下的物質(zhì)構(gòu)成了太陽周圍的行星，太陽系八大行星及其它小天體就是這樣形成的。太陽系八大行星的軌道差不多都處于同一個(gè)平面，就是因?yàn)樗鼈冋Q生之時(shí)都與太陽的自轉(zhuǎn)處于同一個(gè)旋轉(zhuǎn)盤。地球也是繼承了來自星云以及太陽的角動(dòng)量，于是也跟著旋轉(zhuǎn)，除了天王星和金星以外，它們的自轉(zhuǎn)方向與公轉(zhuǎn)方向都完全一致，除非有力矩迫使它改變這種狀態(tài)。剛剛說的天王星和金星就是因?yàn)橛型獠苛α康母缮妫攀顾鼈兊慕莿?dòng)量發(fā)生了顯著的變化。只要太陽存在，地球?qū)⒂肋h(yuǎn)旋轉(zhuǎn)下去。

總結(jié)起來，地球之所以旋轉(zhuǎn)，初始動(dòng)力源于宇宙大爆炸，而引力的作用產(chǎn)生了角動(dòng)量，于是便旋轉(zhuǎn)了起來。

好了，關(guān)于地球?yàn)槭裁磿?huì)旋轉(zhuǎn)就介紹到這里，歡迎在評(píng)論區(qū)留言。熱愛科學(xué)的朋友，歡迎關(guān)注我。