按照牛顿定律,如果地球和太阳都是刚体,而且在不受外力影响的前提下,可以看做是一个永动机。但实际上,地球和太阳构成的系统是有外力作用的,比如陨石撞击、其他星体的引力等。即便没有这些干扰,就地球和太阳本身而言,也仍然会受到力的作用:地球和太阳都不是刚体,地球自转和公转时都会受到潮汐力的作用,系统的运动能量会被消耗,导致地球的自转和公转情况都会发生变化。比如地球自转变得越来越慢,科学家发现在3.7亿年前的泥盆纪中期,地球上的一年为400天左右,至今已经变慢到365天多一点。引起地球自转长期减慢的原因,主要就是潮汐摩擦(没有液体也有潮汐力)。不过地球的质量巨大,自转和公转的能量很大,损失这一点能量,对地球的运动状态影响也不大。
地球的公转和自转对于人类的空间探索有很大价值,发射宇宙探测器时可以借用这种转动的能量以节省火箭的燃料。潮汐发电也是利用地球自转和公转的能量的一种方式,不过不用担心,人们从潮汐获得的能量相对来说微乎其微,几乎不会影响地球的运动状态。
潮汐发电
(本文发表于《科学世界》2013年第1期)
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