【菜科解读】

这是一个看似简单，实际有点难的问题。

以前看过有人问：半空悬停的直升机，为什么还会随地球一起自转呢？为什么不能坐地日行八万里呢？

或者问：为什么天上的云会和地球一起动呢？而不是一直向西飞？它明明在空中不与地球接触呀？

也许你会说，这是因为大气和我们一起自转呀，所以才风轻云静，直升机也是被大气一起带着自转呢。

这道题上过初中的都能回答出来。

那我们再深挖一层：为什么作为气体的大气会和地球一起自转？

答案是：大气的磨擦。

(为了讨论简单化，我们先不考虑地球自转偏向力和惯性离心力，尽量不写公式)

我们先假设地球原先没有大气层，然后突然有一天，大气层biu~的一下凭空产生了，而且大气一开始还不随地球自转而转动。

这意味着啥？看过我之前有一篇讲地球停转的回答的同学应该记得，对，我们将遇到超级无敌核暴级的强风。

这股风将迅速摧毁人类文明，但它最终会减速到零，或者说，从地球以外的幸存观察者的角度来看，大气会整体加速到与地球自转同步。

这主要是由于粗糙的地球表面和山脉与大气接触面相对运动产生磨擦力，从而阻碍大气运动造成的。

等等，大气又不是固体，底层大气因磨擦加速可以理解，为什么连高空的气体也会被加速呢？或者说，越高的大气是不是移动速度越慢？

事实是，随着高度的增加，摩擦力的作用肯定会减弱。

而大气也是分层的。

近地面层（30～50m）最为显著，而到了距地面1～2公里以上的高度时，地球表面带来的摩擦力作用很小，可忽略不计。

所以此高度以下的气层称为摩擦层（或者叫行星边界层），此层以上称为自由大气层。

而行星边界层又分为紧贴地表的片流副层(高度约到人的头部)、近地面层（高度几十米，和高楼相当）和埃克曼层。

其中的片流副层在城市中通常不存在，一般认为边界层的下层即为近地面层。

而气层与气层之间，也会因为速度不同导致相互摩擦(湍流交换作用)而有减弱相对运动的趋势，或者说，大气是有黏性的。

(实际上的受力相当复杂，科氏力、气压梯度力、turbulent drag等都会让分析秃头化)。

说到科氏力，多说一句，正是因为自转的地球对大气层的摩擦，所以才会有所谓的“地转风”。

在北半球，背风而立，则高压在右，低压在左。

而在南半球，背风而立，则高压在左，低压在右(白贝罗风压定律)。

(不能再写了，再写就写不完了，大气动力学能上一学期。

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)

总结一下，地球大气层是地球的一部分，因为与地面摩擦以及空气黏度，导致大气层会随着地球旋转，从而让大气中的物体也有了随地球一同旋转的趋势。

大气层其实很薄

然而，上面这套说法并不能解释为什么海拔200-300公里的高层大气平均比地球快1.3倍，白天由西向东，晚上由东向西。

在地磁扰动时速度增加，偶尔记录到的数值高达1000米/秒。

这种现象在金星上也有被观测到。

奇怪的金星大气

有人对金星大气感兴趣，我就偏点题，多写一段。

金星是有大气的，而且风相对来说也很大。

有多大呢？我们地球上风速平时也就10几米每秒(6级)，超强台风五六十米每秒，最高风速出现在1934年4月美国华盛顿市的每秒103.2米的风速，而我国海南琼海县1973年4月那次每秒73到81米的台风已经能排前十了，但这只有地球自转速度的10%-20%。

而金星的常规最大风速也差不多高达每秒100米，虽然看上去和地球差不多，但这却是金星自转速度的60倍。

也就是说，金星要243个地球日才能完成一次自转，而大气每96小时就绕着金星旋转一次。

这种现象被称为超级旋转。

对于超级自转的原因，目前主流科学家比较认同的一个观点是认为这是由太阳辐射驱动的热潮汐、行星波和大气湍流共同维持的。

因为金星旋转较慢，所以朝太阳的一面很热，而背阴面相对较冷。

金星大气通过热潮汐接收角动量，热潮汐通过大气的高速旋转将向阳面的热量快速传递到背阴面，可以平衡白天和夜晚的温差，就有点像空调的意思。

(实际循环很复杂，这里略了）。

这种超级旋转现象不是金星独有的，土星最大的卫星土卫六也是如此。

理论上这种循环系统在那些潮汐锁定的有大气的系外行星上应该也很常见。

大气对地球自转的影响

地球自转是固体地球（包括海洋）与大气在维持总角动量守恒的条件下相互作用的过程,它们共同构成了复杂的地球动力学系统。

我们听天气预报的时候，经常会听到一个词：“副热带高压”。

它是由于太阳辐射和地球自转产生的地转偏向力、从而在南北半球副热带地区形成的若干个高压带。

它是比较稳定的存在，冬天缩小，夏天变大。

通过对北京天文台1951~1995年间地球自转相对速率与大气环流特征量对比后发现， 地球自转速率与当年大西洋副高、 北美大西洋副高的面积指数、 强度指数、 脊线及北界位置均有很好的正相关关系。

什么意思？就是说，当地球自转加快时，北半球大气将受附加离心力（具体分析就不写了，两力的方向是向高纬和向地心的合力）使大气向北移动，同时伴随下沉运动，导致副热带高压加强。

地球自转减慢时，副高减弱。

大气相对于地球的运动会产生大气相对角动量，它的变化可以激发地球自转的变化。

反过来，地球自转提供的附加离心力使得大气产生南北或垂直向的运动，从而改变整个大气环流场。

通俗地讲，就是地球自转能够影响大气的运动。

或者反过来说，从长期来看（以千年为单位），地球大气粘滞性对地球自转有减速作用。

不仅如此，大气与地球的相对角动量还会加剧钱德勒摆动（地球自转轴经常性的小幅移位，就像洗衣机失去平衡）。

比如厄尔尼诺现象发生时，由于强风的作用，地球的自转可能会稍微减慢，使一天的长度增加了千分之一秒(或者反过来说，地球自转速率减慢可能是厄尔尼诺形成的原因）。

这是因为按“角动量守恒定律”，地球自转和大气自转的微小变化是联系在一起的。

地球在太空中旋转，当在离地球自转轴一定距离处（特别是山区）有一个附加力出现时（例如地表风的变化或高低压分布改变），它就有可能改变地球自转的速率，甚至改变自转轴的方向，同时也会反过来影响大气运动。

但固体地球和大气层构成的统一的系统角动量保持不变。

因此，如果大气加速（较强的西风），那么固体地球必须减速（日长增加）。

此外，如果更多的大气移动到较低的纬度（离自转轴更远），大气压增加，它也会获得角动量，地球也会减速。

（以上忽略太阳辐射的影响）

所以说，大气运动和地球自转，两者是密不可分的。

惯性

很多人在评论区留言问“惯性”的问题。

对于旋转的、始终受重力影响的大气来说，说“惯性”不如说是“转动惯量”，也就是保持旋转能力的大小。

如果把大气想象成一个圆陀螺，理论上，如果没有外力影响（包括太阳、地球摩擦、视为刚体-虽然它根本不是），它将永远转下去。

事实上，旋转运动中的“转动惯量”，更接近于直线运动中的物体“质量”。

转动惯量越大，你理解的“惯性”就越大，停下来就越困难。

所以如果你认为大气是靠“惯性”一直旋转的，嗯，也可以这么理解吧。

在大气的旋转中，重力充当了提供改变旋转速度方向的功能，地球自转时，重力对大气的运动方向改变的程度来说很强大。

所以重力并不是让大气旋转起来的原因，却是维持大气绕地球旋转的条件。

如果没有了地球引力(重力)，旋转的大气将立即四散开来。

有什么我没讲清楚的，请留言吧。

在太平洋深处，地球外核的熔融铁于2010年意外逆转方向

由欧洲航天局领导的卫星任务帮助科学家追踪了这一剧烈变化，揭示了地球深处内部可能比之前认为的更不稳定和更具动态性。

几十年来，科学家们一直认为他们对液态金属在地球外核内部的运动有合理的理解。

埋藏在地表下约2200公里的巨大熔融铁层似乎遵循相对稳定的长期模式。

然后情况发生了变化。

2010年，赤道太平洋下方一大片富含铁的流体区突然改变了航向。

水流没有继续向西流动，反而突然加速向东流动。

研究人员仍不完全清楚其具体原因，但新分析的卫星和地面观测现提供了迄今为止最清晰的地球中心隐藏动态之一。

卫星揭示了地球深处隐藏的转变这项发表在《地球深部内部研究杂志》上的新研究，分析了1997年至2025年间收集的磁场数据。

科学家们结合了地面站的观测数据与多个卫星任务的测量数据，包括欧洲航天局的Swarm和CryoSat，以及德国CHAMP任务和Ørsted卫星的数据。

这些任务使研究人员能够监测地球磁场的细微变化，这种磁场是由外核中导电熔融铁的运动产生的。

通过研究这些变化，科学家们重建了地球核心与地幔边界处的流动模式。

该分析揭示了太平洋的意外逆转。

研究发现，2010年，太平洋地区从微弱向西移动转为强烈向东移动，挑战了此前外核在长期内表现大致稳定且可预测的假设。

地球的磁场屏蔽依赖于这种流动地球的磁场之所以存在，是因为液体外核内部不断运动。

当熔融铁环绕固体内核时，形成了地球的地质发电机——负责产生环绕地球的磁场的过程。

这种磁场屏蔽在保护地球免受来自太阳的带电粒子影响中起着关键作用。

没有它，地球的大气层和技术系统将更加容易受到有害太阳辐射的影响。

尽管新观测到的逆转对人类和气候没有威胁，科学家表示理解这些内部变化极为重要。

磁场在不断演变。

即使是渐进的变化，也会影响导航系统、航天器操作以及用于预测近地空间天气的模型。

群聚卫星提供了关键线索ESA的三颗Swarm卫星于2013年发射，专为以极高的精度绘制地球磁场而设计。

它们的高灵敏度磁力计能够将来自核心深处的信号与地壳、海洋、电离层和磁层产生的磁效应区分开来。

由于卫星运行在精心协调的轨道上，研究人员能够追踪磁场模式随时间演变的过程。

这些观测帮助科学家不仅识别了太平洋反转本身，还发现了后续的扰动，包括2017年的地磁震动，即地球磁场行为的快速变化。

据欧洲航天局Swarm任务经理Anja Stromme介绍，Swarm的长期数据集尤为宝贵，因为它提供了多年持续的全球覆盖，而不仅仅是依赖分散的地面观测站。

这种持续监测使研究人员能够观察2010年反转后岩心动力学的变化，并跟踪东流随时间演变。

科学家认为这种逆转可能已经开始减弱主要研究作者弗雷德里克·达尔·马德森表示，这一突如其来的反转引发了关于地球深层内部行为的重大新问题。

研究人员目前正试图确定该事件是暂时波动、反复振荡的一部分，还是核心内新稳定环流模式的开始。

有趣的是，团队的模型表明，自2020年左右以来，太平洋下方强劲的东流已经减弱。

卫星数据还揭示了快速变化的流动结构和波状加速度，这些在较旧或噪声较大的数据集中可能未被检测到。

这些发现暗示地球核心可能经历的短期区域变异远超科学家此前的认知。

弗雷德里克·达尔·马德森还指出，太平洋流动反转的时间与地球内核通过大地测量和地震学研究推断出的变化相吻合。

研究人员现在怀疑，多个深地层发生的过程之间可能存在联系。

深地球可能比预期更紧密相连参与该研究的科学家表示，这些发现可能会重塑研究人员对地球外核、内核和下地幔相互作用的看法。

欧洲航天局群组任务科学家伊丽莎白塔·约尔菲达解释说，太平洋逆转挑战了长期以来“西向环流稳定主导外核”这一观点。

相反，研究表明，重大地区变化可能在短短十年内迅速出现。

这种可能性尤为重要，因为地核与地幔之间的边界被认为是决定深地球动力学的最关键区域之一。

理解这些层次如何相互影响，有助于科学家构建更准确的地球内部演化模型。

为什么这很重要这一发现凸显了科学家们对隐藏在地表动的金属海洋知之甚少。

曾经看似相对稳定的系统，实际上可能能够快速且出乎意料地进行重组。

得益于像Swarm这样的长期卫星任务，研究人员现在可以近乎实时地监测地球的磁引擎，捕捉到以前难以察觉的细微变化。

随着科学家们致力于了解地球磁场的演化以及行星内部深层过程之间的相互联系，这些观测变得越来越重要。

太平洋的逆转最终可能只是暂时的。

或者它可能表明地球核心的运作方式比研究人员曾经想象的更加多变和复杂。

无论哪种情况，这一事件都为我们地球上最难到达的地区之一打开了一扇新的窗口。

黑洞会吞噬地球吗 黑洞又是怎样吞噬地球

　　人类对于黑洞的好奇一直都没有停歇，就连科学界都对此争吵不断——霍金甚至一度想证伪黑洞的存在，更别说民间的无数科幻作品了。

很多小说都有过人类的末日是太阳死亡变成黑洞进而吞噬地球这样的桥段，地球被黑洞吞噬，到底会是一幅怎样的场景?近日，一位美国科学家给出了答案。

　　"面条化"假设!有一个非常著名的黑洞假设——物体在靠近黑洞时，由于引力作用，会被"面条化"(spaghettification，这个单词来源于spaghetti，意大利面)。

简单来说，如果你离黑洞过近，就会被黑洞的引力拉成像面条一样长长的一条。

这种效果的产生是重力梯度作用于你身体而产生的变化。

　　想象一下，你正在一脚踏进一个黑洞，因为你的脚跟头部相比，离黑洞更近，所以它会受到来自黑洞的更强的引力，同时，你的手臂因为摆臂的关系，与你的脚还不在一个方向上，所以手臂还会受到一个来自不同方向引力的牵引。

　　不同的位置、不同的方向，这就使得身体的不同部位从边缘向中心聚集，最终的结果不仅是身体整体的延伸，更让身体的中间变薄变长，因此，你的身体，地球也是一样，就会像被拉成了一根长长的面条，被黑洞的大嘴吞噬进去。

　　黑洞视界让你短暂拥有"上帝之眼"!假设一下，如果我们的地球旁边突然冒出来一个黑洞，会出现怎样的情景?　　首先，导致面条化的引力效应开始发挥作用，地球接近黑洞的部分会比另一边受到更强的引力，于是地球开始解体，如果这个黑洞的质量非常巨大，那么我们甚至有可能感觉不到自己正在被吞噬，因为在一段时间之内，由于时间变慢的影响，地球的视界(Event Horizon)会低于黑洞的视界，我们看到的东西将会一如寻常。

　　视界之所以叫"视界"，正是因为这是一个事件的边界，边界内发生的事件对于边界外的观察者来说，永远不会发生。

所以，从灾难降临到灾难发生，你会感觉自己向黑洞跌落的过程没有任何异常，就像从高处走向地面一样。