人们在石英钟发明之后通过石英钟记时对日地的相对运动进行观测,发现地球自转在一年内有着时快时慢的周期性变化:春季自转变慢,秋季自转则会加快。
经过长期观测,科学家认为,地球上的冰和大气的季节性变化与地球自转的周期性变化有关。此外,地球内部物质的运动,如轻元素上浮、重元素下沉集中在地心、岩浆喷发等,都会对地球的自转速度有所影响。
地球的公转同地球的自转一样,也并非匀速运动。这是由于地球公转的轨道是一个最近点与最远点相差约500万千米的椭圆。当地球由近日点向远日点运动时,离太阳越远,受太阳引力的作用越弱,速度越慢。由远日点到近日点时则相反,运行速度加快。
此外,地球公转轨道与自转轴并不垂直;地轴也不是很稳定,而是像一个在地球轨道面上做圆锥形的旋转运动的陀螺。地轴的两端并不是 一直指向天空的某一个方向,例如北极点,而是以这个点为中心,画着不规则的圆圈。地球的运动造成了地轴指向的这种不规则性。科学家还发现,地轴在天空上的轨迹绝对不是在圆周上的移动,而是在圆周内外做摆幅为9″的周期性的摆动。
地球还随同太阳系一道在宇宙中围绕银河系运动,并同银河系一起在宇宙中飞驰。在宇宙中地球不停地运动,生生不息,可能自它形成时起这种奔波便开始了。
就目前地球在太阳系中的运动来说,其减速或加速都不可能离开太阳、太阳系其他行星及月亮的引力。人们一定会有这样的疑问,最初地球是怎样运动起来的呢?将来又将怎样运动下去?它自转速度会一直慢下去吗?
人们或许还会问,地球运动需不需要消耗能量呢?如果需要,所消耗的能量又是从哪里来的呢?如果不需消耗能量,那它会是“永动机”吗?最初使它开始运动的又是什么呢?所谓的第一推动力到底存在不存在呢?
迄今为止,第一推动力的说法还只是一种推断。牛顿在把自己发现的三大运动定律以及万有引力定律进行总结之后,曾耗费其后半生的精力来对第一推动力进行探索与研究。
他得出了这样的研究结论:是由上帝“设计”并塑造的宇宙运动机制。并且,上帝还给予了它第一次动力,使它们可以运动。现代科学对第一推动力的回答则是否定的。那么,究竟什么才是地球乃至整个宇宙的运动之谜的真正谜底呢?
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