如果地球自转速度逐渐下降三百年,人类会灭绝吗?生命还存在吗?

如果地球自转速度逐渐下降三百年,人类会灭绝吗?生命还存在吗?

提问:如果地球自转速度逐渐下降三百年,最终下降到只有目前的三十分之一,那地球会怎样变化?还有生命吗?

根据对地球制动条件的不同,生命可能全面灭绝,也可能不会。

我们先来看看地球的动能有多少。

根据旋转体的动能公式为:

  • 为转动惯量,实心球的转动惯量为

带入得,

  • 其中地球质量 ,半径 ,角速度

那么,我们得到地球的动能大约为:

可能大家对这个能量没啥概念,我们不妨对比一下。

人类所有能源达到的总功率为2×10^13W。

即便我们把自己的所有能源转化成机械能,让地球停转,也需4亿年的时间

接下来看看,让地球300急刹车,每秒钟对地球所做的功有多少。

如果地球速度减慢是均匀的,那么每秒减小的角速度:

如果地球的质量和半径没有变化,那么动能和角速度的平方成正比。

那么,在某一刻时间,地球损失的动能为:

带入,,的值,得到地球对外做功,与时间t的关系:

从公式可以看出来,至少长达10^8s的时间,也即差不多3年的时间内,地球对外做功功率都可以近似看做恒定,即:

已知一吨TNT爆炸产生约4.2 10^9 J的能量,可知地球每秒对外做功,相当于125亿吨TNT。

这个能量相当于250个沙皇氢弹。

也就是相当于:每隔一秒钟,就向地球投放250个沙皇。

这些能量作用在地球上,很难均匀分布,那么会造成全球级的火山、地震、海啸等毁灭性灾难。

大地在不断摩擦的过程中,温度不断提升,全球生命走向不可逆的大灭绝。

如果力量均匀分布在地球表面的每一寸土地上呢?

不让火山、地震、海啸等出现,生命还会灭绝吗?

地球表面积5.1 10^14m^2,那么相当于每平方米的功率约10万W。

这些机械力最终都会转化成热量

太阳对地球单位面积垂直辐射强度(太阳常数)也才1367W。

前者是后者的73倍。

但这这些机械能一开始不会转化成热能,而是在不停地给地表做功的过程中,地壳内部的摩擦不断生热,热量才会逐渐升高。

这些热量最终会把地表加热到什么程度呢?

有温度的物体,就会对外辐射热量。

地球可近似看成黑体,根据黑体辐射定律:

为Stefan-Boltzmann常数(即黑体辐射常数),大小为:5.67 10^-8W/(m2·K4)

为单位面积辐射能量,地球达到热平衡时:

对外辐射热=太阳辐射热+地球内部衰变热+机械功转化热

也即地球达到热平衡的时候,地表平均温度约278.5 。

但由于海洋的存在,地表受热并不均匀。

地表在不停被蹂躏的过程中,温度不断升高,超过100 后,绝大部分生物都已经完蛋。

让整个海洋沸腾的热量大约5 10^26 J,所以海洋最终会被加热至沸腾。

海洋蒸发总热约2.7 10^29 J,所以海洋还不至于蒸发殆尽。

但水蒸气增加,随着大气压的增加,海洋温度也会再次升高。

最终,整个地球大气和海洋形成一口超级高压锅,不仅仅是动植物们,无数顽强的病菌也最终被消杀。

海洋的存在,大大影响了地球对外辐射热量。陆地充斥着大量的熔岩,温度可高达数百摄氏度。

其实,在作用力不均匀的情况下,地球同样会经历相似的加热过程。

只不过发生这一切之前,地震、火山,海啸会先把地球弄得致密破碎。如果地壳的破坏程度足够的高,大量熔岩到达地表,大陆架皲裂,海洋最终被蒸发殆尽也是有可能的。

如果这个制动力均匀分布在深地层,甚至地核中,情况又怎么样呢?

地球表面岩层热导率可按照2W/m·K来算。

根据傅里叶定律

对于0.1m的厚度,单位面积传递10万W的热量需要5000 的温差。但这是根本不可能的,因为5000 ,地表物质都已经全部分解汽化了。

这说明,正常情况下,地球内部的热传根本达不到单位面积10万W。

地球大量的热量,其实是传不到地表的。

如果非得让热量传到地表,必须让地层大量融化,全球性的岩浆,才能把这么多的热量带到地表上来。

制停地球的热量,能否把地球内部融化?

我们不妨假设一个最极端的情况,这个作用力在地球内核深处。

地球总质量5.96 10^24kg,温提升1000 ,平均比热容取值1000J/ (kg· )

那么,需要的热量为5.96 10^30 J,才有可能融化地表岩层。

功率不变的情况下,让让地球融化,时间也超过3000年,比300年的时间长很多。

也就是说,神秘的外部力量,如果全部加在内核制停地球,产生的热量尚未传到地面的时候,地球就已经制动完成了。

地球制动完成后,内部的热还会继续向外部散热,但由于内部已经没有源源不断的热量提供。这些热量释放的速度,会变得极其漫长。

地球内部释放热量的速度有多慢呢?

50亿年前,地球引力结合产生的热量,到现在都还没有释放完(当然,内部热量还有重元素衰变源源不断地提供)。

地球制停的总热量,比起地球内部热能小了好几个数量级。

所以,最终热平衡时,地表提升的温度甚至可能远远低于1 。单纯从温度的角度来说,对地球的生命影响微乎其微。

当然,如果包裹地核的金属流体速度也发生了改变,并引起地球磁场的改变,是可能对生物造成很大影响的。

如果制动的力不是在地表,也不是在地核,而是在地壳上呢?

地壳总质量是整个地球的0.42%。

容易得到这样的结果,大约在10多年的时间,总热量可以把地壳融化。

地球上的主要生物,在前3年间灭绝。

总的来说,生物灭不灭绝,主要还是看怎么给地球制动了。

从地表到地核,随着施加力位置不同,以及是否均匀,灭绝的速度也从快到慢。

制动力量均匀分布在地幔以下,地球上的生物就可能不会全面性灭绝了。

但无论怎么样,生物大灭绝依然是会发生的。

毕竟,地球自转速度只有1/30后,一昼夜长达一个月时间,一年仅仅12天昼夜。

昼夜温差会变得很大,哪怕赤道附近,就可超过50 的温差。

一昼一夜,犹如黑龙江夏天和冬天的区别。

世界范围内,还会形成超级风暴等各种极端的天气。

300年的时间,各种植被和动物尚不能适应这么大的气候转变。

植物大灭绝之后,地球的大气成分还会发生改变。

最终灭绝的物种数量,可超过90%。

在长期自然选择的过程中,最后活下来的物种,无论生物节律、形态、习性等都会发生天翻地覆的变化。

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