自转
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中文名: 自转 外文名: Rotation 类 型: 自行旋转的运动 发 现: 傅科摆实验 领 域: 天文学 自转方向: 大多数自西向东 自转中心: 通过天体的质心 |
自转，外文名：Rotation，是指物体自行旋转的运动，物体会沿着一条穿越物体本身的轴进行旋转，这条轴被称为“自转轴”。一般而言，自转轴都会穿越天体的质心。凡卫星、行星、恒星、星系都绕着自己的轴心转动﹐地球自转是地球沿着一根通过地心的轴（自转轴，也叫地轴）做的圆周运动。谓之自转。[1]
目录
简介
自转是指物体自行旋转的运动，物体会沿着一条穿越物体本身的轴进行旋转，这条轴被称为「自转轴」。一般而言，自转轴都会穿越天体的质心。凡卫星、行星、恒星、星系绕着自己的轴心转动﹐谓之自转。地球自转一周的时间是23小时56分4秒;月亮自转一周的时间跟它绕地球公转一周的时间相同﹐都是27天7小时43分11.5秒。地球自转轴与黄道面成66.34度夹角。沿着自转轴转动的球体
地球同太阳系其他八大行星一样，在绕太阳公转的同时。围绕着一根假想的自转轴在不停地转动，这就是地球的自转。
几百年前，人们就提出了很多证明地球自转的方法，著名的“傅科摆”使我们真正看到了地球的自转，但是，地球为什么会绕轴自转？为什么会绕太阳公转呢？这是一个多年来一直令科学家十分感兴趣的问题，粗略看来，旋转是宇宙间诸天体一种基本的运动形式，但要真正回答这个问题，还必须首先搞清楚地球和太阳系是怎么形成的。地球自转和公转的产生与太阳系的形成密切相关。
现代天文学理论认为，太阳系是由所谓的原始星云形成的，原始星云是一大片十分稀薄的气体云，50亿年前受某种扰动影响，在引力的作用下向中心收缩。经过漫长时期的演化，中心部分物质的密度越来越大，温度也越来越高，终于达到可以引发热核反应的程度，而演变成了太阳。在太阳周围的残余气体则逐渐形成一个旋转的盘状气体层，经过收缩、碰撞、捕获、积聚等过程，在气体层中逐步聚集成固体颗粒、微行星、原始行星，最后形成一个个独立的大行星和小行星等太阳系天体。
原理
我们知道，要测量一个直线运动的物体运动快慢，可以用速度来表示，那么物体的旋转状况又用什么来衡量呢？一种办法就是用“角动量”。对于一个绕定点转动的物体而言，它的角动量等于质量乘以速度，再乘以该物体与定点的距离。物理学上有一条很重要的角动量守恒定律，它是说，一个转动物体。如果不受外力矩作用，它的角动量就不会因物体形状的变化而变化。例如一个芭蕾舞演员，当他在旋转过程中突然把手臂收起来的时候（质心与定点的距离变小），他的旋转速度就会加快，因为只有这样才能保证角动量不变。这一定律在地球自转速度的产生中起着重要作用。
形成太阳系的原始星云原来就带有角动量，在形成太阳和行星系统之后，它的角动量不会损失，但必然发生重新分布，各个星体在漫长的积聚物质的过程中分别从原始星云中得到了一定的角动量。由于角动量守恒，各行星在收缩过程中转速也将越来越快。地球也不例外，它所获得的角动量主要分配在地球绕太阳的公转，地月系统的相互绕转和地球的自转中，这就是地球自转的由来，但要真正分析地球和其他各大行星的公转运动和自转运动还需要科学家们做大量的研究工作。
这就是说，在地球的形成过程中，运动——尤其指旋转，自始至终伴随着地球的形成过程而不是地球形成之后再在某种原因下开始自转或公转的。
太阳系的几乎所有天体包括小行星都自转，而且是按照右手定则的规律自转，所有或者说绝大多数天体的公转也都是右手定则。为什么呢？太阳系的前身是一团密云，受某种力量驱使，使它彼此相吸，这个吸积过程，使密度稀的逐渐变大，这就加速吸积过程。原始太阳星云中的质点最初处在混沌状，横冲直闯，逐渐把无序状态变成有序状态，一方面，向心吸积聚变为太阳，另外，就使得这团气体逐渐向扁平状发展，发展的过程中，势能变成动能，最终整个转起来了。开始转时，有这么转的，有那么转的，在某一个方向占上风之后，都变成了一个方向，这个方向就是现在发现的右手定则，也许有其他太阳系是左手定则，但在我们这个太阳系是右手定则。地球自转的能量来源就是由物质势能最后变成动能所致，最终是地球一方面公转，一方面自转。
月球运动规律
简介
月球公转时在离心力的作用下重心外偏，但在地球的引力作用下重心又向内偏。月球就在这两种力的作用下完成绕自己的轴心自转的。月球实际上是绕自己的轴相对地球旋转。因此无论是用地球作参照物还是用恒星作参照物，月球都是相对地球自转的。
月球的自转，传统的解释是月球是通过公转完成自转的。这样给人们造成了一种误会，就是很有名气的学者也误以为月球“相对地心不转”，也就是误以为月球是绕地轴完成“自转”的。
原理
先找一张较大的白纸并在上面画一平分十二等分（标有刻度）的大圆圈表示月球轨道，轨道中心用红笔标出一红点（圆心），然后找一个较大的象棋并在棋顶上用红笔沿圆心画一直线（直径），并在象棋柱面上用红笔画一红点（表示月球的朝向地球的一面的中心点），放到纸面上的月球轨道上的任一刻度上。
实验开始，先将棋顶上的直线两端指向南北（或东西）两个方向，使象棋柱面上的红点与轨道圆心、象棋圆心置在一直线上。然后在保持棋顶直线始终指向南北（或东西）方向的前提下把象棋在轨道上逆时针平移到下一刻度上。这时我们会发现棋柱上的红点与轨道圆心、棋顶圆心不在同一直线上了，也就是在“公转”时重心偏离了。我们把象棋绕圆心逆时针旋转一个角色，使其柱面上的红点重新与轨道圆心、棋顶圆心成一直线。然后又保持棋顶上的直线的这一指向逆时针平移到第二个刻度上，以此类推。我们发现，象棋每移到下一刻度都出现柱面红点偏离轨道圆心（公转成偏），经调整后重新回到三点一线状态（自转纠偏）。
上述实验表明，两天体在绕中心旋转时，它们的公转都引起重心偏离现象，而这种现象是通过自转来纠正的。至于自转的动力，应该说就是重力（对月球而言，也就是地球的吸引力，潮汐作用也可认为是一种重力作用），这可能是因为天体内部物质的空间分布不均匀引起。
这里必须强调，解开月球自转的奥秘并不是从天文知识中得到启发而产生，恰恰相反，这是从“机械设计”原理中的平面构件的活动度的计算方法中得到启发而想到的。
方式
月球是绕自己的轴心完成自转的。
1、地球和月球都是绕各自的轴心旋转的天体，此时月球的活动度大于零，月球能绕自己的轴心旋转。
2、假定在“地球”是套上一个能相对地心旋转的套筒，再用一根长杆把月球与套筒联焊在一起。此时月球的活动度等于零，但能随套筒 的转动绕地球公转（也就是人们认为的相对恒星的自转）。
3、假定用长杆把月球与地球直接联焊在一起。此时月球绕自己的轴心转动的活动度等于零，不能绕自轴自转，也不能相对地球公转，只 能随地球定位“公转”。
月球绕地轴旋转的情况虽不同，但都不能自转，看起来都是一面朝地球。从逻辑学的角度来考虑，把这种“旋转”说成月球在空间自转是不正确的。这两种情况下月球无论是相对地球还是相对恒星都不自转。对于相对旋转的两天体而言，它们彼此都是绕各自的轴心旋转的，是公平的。并没有一个绕另一个的轴心（公转）来实现自转之说。
所以，只能用第1种情况来说明月球是绕自己的轴心旋转的。无论是相对地球，还是相对太阳，月亮都在绕自己的轴心施转。只因它的公 转偏心与自转纠偏相抵消，导致不易被人们所察觉。
周期
月球自转周期
月球在绕地球公转的同时进行自转，周期27.32166日，正好是一个恒星月，所以看不见月球背面。这种现象称“同步自转”，几乎是卫星世界的普遍规律。一般认为是行星对卫星长期潮汐作用的结果。天平动是一个很奇妙的现象，它使得我们得以看到59%的月面。
主要有以下原因：
1、在椭圆轨道的不同部分，自转速度与公转角速度不匹配。
2、白道与赤道的交角。
地球的自转
地球自转：地球绕自转轴自西向东的转动，从北极点上空看呈逆时针旋转，从南极点上空看呈顺时针旋转。地球自转轴与黄道面成66.34 度夹角，与赤道面垂直。地球自转是地球的一种重要运动形式，自转的平均角速度为 4.167×10-3度/秒，在地球赤道上的自转线速度为465米/秒。地球自转一周耗时23小时56分，约每隔10年自转周期会增加或者减少千分之三至千分之四秒。