旋转现象｜地球为什么会旋转？

月亮绕着地球转，地球绕着太阳转，这属于公转；而月亮、地球、太阳等星球，其自身都在绕着一个假想的轴旋转，这属于自转。

那么天体为什么会旋转呢？地球诞生至今已有45亿年的历史，就让我们通过地球的旋转来揭秘这背后的原理。

什么是旋转？

所谓的旋转就是物体绕一个点或者一个轴做圆周运动。最典型的旋转现象就是“陀螺的旋转”，陀螺就是绕着一个轴快速旋转。需要注意的是，现实世界中许多天体的公转轨道只是近似圆周，一般是椭圆，这与数学中对几何图形旋转的定义略有不同。

旋转有方向之分，在平面上通常分为逆时针旋转与顺时针旋转。这个很好理解，旋转方向跟钟表中时针走的方向一致，被称之为顺时针旋转，反之则称之为逆时针旋转。

我们从数学角度说明一下。如下图所示，平面被直角坐标系分为4个限象，一个图形绕着原点旋转，苦依次穿过4—3—2—1限象，这就是顺时针旋转；若依次穿过1—2—3—4限象，则是逆时针旋转。

太阳每天东升西落，那是因为地球绕着自转轴自西向东转，从北极点上空来看地球是在逆时针旋转，而从南极点来看地球则是在顺时针旋转。可见，旋转方向也是相对而言的，描述时需要有参考系作为依据。

宇宙中天体的旋转现象

1，天体的旋转分为自转和公转。

自转是天体绕着自己的轴心做圆周运动，自转轴一般会穿过质心。天文观测发现，宇宙中几乎所有天体都存在自转。在理论中存在不自转的天体，比如史瓦西黑洞，不过虽然该类黑洞不自转，但是黑洞周围的吸积盘却可能存在旋转。

天体的自转可以分为较差自转和刚体自转，差别在于不同纬度上角速度是否相同，如果相同则是刚体自转，反之亦然。比如恒星以及气态行星就属于较差自转，而像地球这样的岩石行星等天体则被认为是刚体自转。不过，刚体只是理想中的物体。

上图为太阳的较差自转，由于不同纬度的角速度不同，自转周期也不同。

而公转是一个天体绕着另一个天体运动，公转轨道一般为圆形或者椭圆。

在一些人的认知中，在引力的作用下，小质量的天体会围绕着大质量的天体公转，表面上看起来是这样的，严格来说并不完全正确。比如地球绕着太阳转，更确切的说，地球是绕着地球和太阳的公共质心旋转。由于太阳比地球质量大很多，它们的公共质心位于太阳内部；木星的质量比太阳系其它七大行星的总质量还要大，而太阳和木星的公共质心则位于太阳表面以外。

如图所示，木星和太阳绕着公共质心旋转。

2，太阳系天体的旋转现象

在太阳系中，太阳位于中心位置，太阳周围还有八大行星以及其它小天体（小行星、彗星），它们都在围绕太阳旋转。地球就是八大行星中的其中之一。

地球绕着地轴自转，同时又绕着太阳公转，地球自转一圈约24小时、公转一圈约365天（1年）。月球也与之类似，既绕地球公转、又在自转，自转和公转周期都是27.32天。太阳是银河系中的其中一颗恒星，太阳除了自转还绕着银河系中心公转，公转一圈大约需要2亿多年。

3，银河系本身也存在自转，那银河系又绕着什么公转呢？

银河系和仙女座星系约50多个星系共同构成了本星系群，本星系群的质心位于银河系和仙女座星系之间，它们除了绕着这个公共质心旋转，还在引力的作用下以螺旋方式相互靠近，几十亿年之后，银河系和仙女座星系会合并。

银河系连同本星系群一起围绕着室女座超星系团的中心旋转，而这个中心就位于室女座星系团。银河系位于室女座超星系团的边缘，据估计，银河系公转一圈大约需要耗时1000亿年。室女座超星系团由包括本星系群在内的100多个星系团或者星系群组成，跨度达1亿光年以上，包含4万多个类似于银河系这样的大小不一的星系。至于宇宙自身是否存在旋转现象，这个就不清楚了。

通过上面的介绍，相信大家已经对天体的旋转现象有了深入的认识，接下来我们该回到自己的家园了，来揭秘“地球为啥会旋转？”。

地球为什么会旋转？

地球诞生至今已有45亿年，地球一直在旋转，从未停歇，那么是什么力量在迫使它不停的旋转呢？这要从公转和自转这两个方面来回答。

太阳的引力是维持地球公转的原因。太阳引力提供的向心力和地球惯性提供的离心力保持平衡，这使得地球不至于落向太阳或远离太阳，而是在一个固定的椭圆轨道绕太阳旋转。

地球保持自转状态不需要外力来维持。太空是真空，没有摩擦力，地球在太空中运动主要受太阳和月球引力的影响。几十亿年以来，太阳和月球的引力产生的潮汐作用就使地球的自转速度越来越慢。在10亿年前，地球上一天可能不到20小时。而物体保持转动状态不变的性质，可以用转动惯量来衡量。一个物体的转动惯量越大，其保持转动状态的能力也就越强。

那地球的旋转是怎么产生的呢？

其实，不管是地球的公转还是自转，产生旋转的根本原因就是转动惯性和角动量守恒。

至于角动量是如何产生的，这要从太阳系的起源说起。太阳系起源于星云，星云由大量的粒子构成，粒子总是在不停的运动，粒子之间在引力的相互作用下产生了力矩，于是便会产生角动量。星云质量分布不均匀，总角动量便不可能为0，于是整个星云体系便会发生旋转。星云在引力的作用下收缩形成恒星，新生恒星也会继承原星云的角动量，并且在收缩的过程中，随着半径的减小，由于角动量守恒，旋转速度便会加快。比如花样滑冰运动中，运动员就能通过调整自身姿态来控制旋转速度。

除了太阳是星云的产物，地球也是星云的产物。太阳诞生之后，余下的物质构成了太阳周围的行星，太阳系八大行星及其它小天体就是这样形成的。太阳系八大行星的轨道差不多都处于同一个平面，就是因为它们诞生之时都与太阳的自转处于同一个旋转盘。地球也是继承了来自星云以及太阳的角动量，于是也跟着旋转，除了天王星和金星以外，它们的自转方向与公转方向都完全一致，除非有力矩迫使它改变这种状态。刚刚说的天王星和金星就是因为有外部力量的干涉，才使它们的角动量发生了显著的变化。只要太阳存在，地球将永远旋转下去。

总结起来，地球之所以旋转，初始动力源于宇宙大爆炸，而引力的作用产生了角动量，于是便旋转了起来。