隨著社會的進(jìn)步、現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類的認(rèn)知不滿足于地球表面，把探索的目光延伸到外太空。

探索宇宙

人們發(fā)現(xiàn)地球在宇宙自轉(zhuǎn)的時間已經(jīng)超過了46億年。這又喚起了人們的“永動之夢”。難道地球環(huán)境才是桎梏夢想的枷鎖，“永動”是存在于廣袤無垠的宇宙的。

“永動機(jī)”是什么？

46億年來，地球自轉(zhuǎn)沒有一刻停歇，那地球不就是人類從13世紀(jì)追尋到至今的“永動機(jī)”嗎。在公元1200年古印度便已經(jīng)有了“永動機(jī)”的設(shè)想，并由穿梭各國的阿拉伯人傳到了歐洲。

永動機(jī)模型

13世紀(jì)的歐洲是一個思想活躍的時代。法國人亨內(nèi)考構(gòu)思了一種車輪狀的“永動機(jī)”：和普通車輪外形相似，有一個轉(zhuǎn)動軸和十二個短桿。不同之處在于，每個活動短桿的一端都安裝了一個鐵球。亨內(nèi)考設(shè)想右邊的球產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動力矩比左邊的大，那么輪子就會永遠(yuǎn)運(yùn)動下去。

達(dá)芬奇手繪類似永動機(jī)的手稿

十六世紀(jì)，達(dá)·芬奇復(fù)刻了這個裝置。通過實(shí)驗(yàn)，他敏銳地發(fā)現(xiàn)了這是不可能實(shí)現(xiàn)的。通過杠桿平衡原理，我們知道，存在一個點(diǎn)，使左右兩側(cè)重物產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力矩恰好抵消，輪子便可以達(dá)到平衡狀態(tài)。

到了十六世紀(jì)70年代，意大利斯特爾要充分利用水力，制造一種以水為動力的永動裝置。他設(shè)計(jì)了一種水輪機(jī)：水槽里的水向下流淌，沖擊水輪轉(zhuǎn)動。水輪帶動齒輪，使汲水器旋轉(zhuǎn)著把流下的水抽回水槽，開始新一輪的運(yùn)作。這就是一個看似完美的循環(huán)。然而“現(xiàn)實(shí)很骨感”。剛開始還會有一些水，回到頂上水槽，水最終都去了下面的蓄水池。

意大利斯特爾的水流永動機(jī)

“永動機(jī)”自提出以來就飽受非議，但面對“永動之夢”的誘惑，工程師還是決定走上不斷嘗試的道路。有人說用浮力，失敗了；又有人說用電磁力，失敗了；還有人說用細(xì)管子的毛細(xì)作用，也失敗了。

19世紀(jì)中葉能量守恒，20世紀(jì)初熱力學(xué)定律相繼的誕生，將永動徹底推翻。700年間，出現(xiàn)與永動機(jī)相關(guān)的設(shè)想有兩類。第一類，不僅要對外界持續(xù)做攻擊，還需要動力。能量守恒定律很明確的說明，機(jī)器不能制造能量，只能讓能量形式發(fā)生轉(zhuǎn)變。

熱力學(xué)

熱力第一定律說明：物體從外界吸收的熱量與物體對外界所做功的總和等于物體內(nèi)能量增加。第二類，注入動力后，使機(jī)器的效率達(dá)到100%。雖然不違背能量守恒，機(jī)械能也可以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，但是內(nèi)能不能100%轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。正所謂“樹倒猢猻散”?！坝绖訖C(jī)”最終成為了一個謬論產(chǎn)物。

地球自轉(zhuǎn)

1972年，美國的阿波羅17號飛船向地面?zhèn)骰亓艘粡埖厍虻娜皥D。圖中的地球仿佛一顆懸空于宇宙的美麗水球。外表看起來沒有任何外來能量輸入，也能慢慢悠悠地進(jìn)行自轉(zhuǎn)。地球的“悠哉游哉”可不是我們普通人散步。地球自轉(zhuǎn)在赤道上，線速度可是能達(dá)到每秒465米，角速度也能達(dá)到15°/h。

地球

如果不能切實(shí)地感受到地球自轉(zhuǎn)的速度，那么換一種說法。聲音的速度可以達(dá)到1224km/h，經(jīng)過數(shù)學(xué)計(jì)算轉(zhuǎn)換成秒，就是340m/s。地球自轉(zhuǎn)每秒比聲音速度要快100多米，這是很驚人的。人在地球上進(jìn)行正常的生活工作，便可以不知不覺地“一日八萬里”，這可是有科學(xué)依據(jù)的。

地球自轉(zhuǎn)

地球的公轉(zhuǎn)比地球自轉(zhuǎn)還要快，能達(dá)到29.79km/s（ps：地球公轉(zhuǎn)不是此節(jié)重點(diǎn)，因此不做過多講解）。那么如此快速而又持久的地球運(yùn)動，它的動力來源于哪里呢？

地球自轉(zhuǎn)的產(chǎn)生

追根溯源，先來了解太陽系的誕生。太陽系的誕生與一次超新星的爆炸有關(guān)。當(dāng)恒星走向終結(jié)，便會劇烈而又明亮的爆炸，這被稱為“超新星爆炸”。大爆炸中，恒星將自己的物質(zhì)以十分之一的光速拋射出去。這些會慢慢形成新的天體。

超新星爆炸

大約46億年前，太陽系還只是一片在宇宙飄蕩的巨大星云。在星云附近，有一顆末期恒星走向了生命的盡頭。這次超新星爆炸產(chǎn)生的巨大沖擊波，壓迫星云部分開始“引力坍縮”。在引力的作用下，坍縮的中間質(zhì)量不斷增大，形成了如今太陽系的中心——太陽。太陽以外的物質(zhì)攤平并組成了原行星盤，逐漸形成了八大行星以及衛(wèi)星、隕石等構(gòu)成太陽系的重要天體。

太陽

早期的地球也在這時形成，許多小行星在穿梭宇宙時被地球的引力捕獲，前仆后繼地撞擊地球?？茖W(xué)家研究，早期地球期間還與一個火星大小的忒伊亞行星相撞。這為地球自轉(zhuǎn)提供了重要的角動量，地球由此開始轉(zhuǎn)動。

地球是永動機(jī)嗎

地球是永動機(jī)嗎？答案是否定的。觀察發(fā)現(xiàn)，地球自轉(zhuǎn)的速度正在漸漸地慢下來。太陽系形成之初，地球自轉(zhuǎn)六小時一周。到了當(dāng)代則變成了24小時一周。46億年間，地球自轉(zhuǎn)的周期整整翻了四倍。

地球自轉(zhuǎn)

地球自轉(zhuǎn)速度變慢的原因在于：月球和太陽的巨大引力。因?yàn)橹挥型饬槿氩艜?dǎo)致天體自轉(zhuǎn)運(yùn)動的改變。地球被太陽的引力吸引，開始公轉(zhuǎn)。但是地球與太陽之間不是垂直的，這會引發(fā)地球本身的自轉(zhuǎn)。月球引力對地球自轉(zhuǎn)也有影響。

地球公轉(zhuǎn)

千百年來，月球只用同一個面朝向地球，對于這種現(xiàn)象，我們稱之為“潮汐鎖定”。在宇宙空間中，如果一個物體圍繞另一個物體旋轉(zhuǎn)，那么該物體的公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)周期與另外一個物體在時間長度上相等。是不是角動量消耗殆盡，地球就會停止自轉(zhuǎn)呢？不過那該是很久很久以后的事情了，久到人類也看不清自己的未來。

總結(jié)

不論是“地球是不是永動機(jī)”，還是“永動機(jī)不存在”都是不可辯駁的事實(shí)，我們要真心實(shí)意地接受。地球的未來我們不得而知，我們可以把握好的，是當(dāng)下。

地球

追求“永動”的先人，在一次次失敗中，揭示了想象與現(xiàn)實(shí)之間有著無法跨越的鴻溝。但他們在鴻溝里埋下了希望的種子，讓后人更好地發(fā)現(xiàn)未知。我們佩服先人的勇氣，為之震撼。