地球自转示意图，地球自转昼夜交替示意图（3.7亿年前一天大约22小时）
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- 1、地球自转示意图：3.7亿年前一天大约22小时，那么地球自转速度为什么会变慢？
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1、地球自转示意图：3.7亿年前一天大约22小时，那么地球自转速度为什么会变慢？
地球是人类唯一的家园，地球母亲除了绕着太阳转，每天还会绕着一个假想的地轴转一圈，地球自转一圈便是一天，转这一圈耗时23小时56分。地球赤道半径为6378千米，即赤道周长为40053千米，细算一下，地球赤道处的自转线速度为465 米/秒。地球自诞生已有45亿年的历史，难道地球的自转速度一直都没发生改变吗？
珊瑚化石表明：3.7亿年前一年有400天，地球自转速度比现在快
说到珊瑚，最著名的当属澳洲的大堡礁。珊瑚是一类很古老的生物，早在寒武纪时期就开始在海中繁衍生息。珊瑚虫是直径只有几毫米的腔肠动物，珊瑚化石就是这些珊瑚虫的遗骸。珊瑚虫会分泌出石灰质的外壳，用来保护自己免受侵害，外壳的主要化学成分为碳酸钙。珊瑚后代总是生活在老一辈珊瑚的石灰质遗骨堆上，这些珊瑚不断的制造石灰质的外壁，年复一年，不断向四周伸展，最终形成壮观的珊瑚礁。珊瑚礁形成速度很慢，礁体厚度每年只增长几厘米。
上图为单体珊瑚
单体珊瑚会形成一个桶状的石灰质外壁，外壁时粗时细，呈环节状分布，每一节上又布满了细小而平行的环纹，环纹的宽度不到0.05毫米。科学家们通过研究发现，这些节和环纹是珊瑚分泌石灰质能力不稳定造成的，与树木年轮的形成机理类似，珊瑚分泌石灰质的能力和太阳光的强弱有关，因此，昼夜交替和季节交替都会影响珊瑚的石灰质分泌能力。白天光线强烈，石灰质就分泌的多，晚上无光就分泌的少。冬夏两季阳光也有非常明显的强弱差异，珊瑚的石灰质分泌能力自然也存在差异。
基于上面的认知，那么珊瑚外壁上粗细交替的节便是季节交替造成的，粗的部分是夏天形成的，而细的部分是冬天形成的。珊瑚的环纹就好像是树木的年轮。树木的每一个年轮对应的是一年，而珊瑚外壁上一个环纹对应的是一天。
上图为贵州珊瑚化石横切面
1963年，美国古生物学家威尔斯认真数了一下泥盆纪（泥盆纪是地质学上的一个时期，在距今4亿年到3.5亿年之间）单体珊瑚化石上的环纹数量，他发现该珊瑚化石上一节有390多条环纹。这意味着，泥盆纪一年中的天数不是365天，而是390多天。此后，科学家们还研究了其它地质时代的珊瑚化石，也得出了一致的结论。
可见，3.7亿年前地球上一年大约有400天，并不是胡说八道，而是有证据支持的。在3.7亿年前，地球的自转速度更快，当时的一天只有大约22个小时，赤道自转线速度大约每秒500米。随着地球自转速度的变慢，现在一天是24小时，一年大约365天。
需要注意，地球正在缓慢地远离太阳，地球公转周期正在变长，即一年的总时长在变长。根据目前的观测数据，地球近日点每年远离太阳1.5厘米。
地球为什么会自转？
珊瑚化石证明地球自转速度确实在变慢，那么是什么原因导致地球速度在变慢呢？回答这个问题之前，让我们先弄明白地球为啥会自转。
地球、太阳同宗同源，来自同一片星云，同样也继承了旋转的特性。不管是地球、太阳，还是月球，它们都在自转，自转速度各不相同。地球之所以在永不停息的自转，是因为角动量守恒以及惯性。物体的运动并不需要外力维持，外力只能改变物体的运动状态。
星云在引力的作用下收缩汇聚形成了太阳、地球等太阳系内的众多天体。在该过程中，由于星云中的物质本身就存在运动，星云内部的物质分布也并不均匀，万有引力形成的力矩使星云旋转了起来。太阳系最先诞生的天体是太阳，余下的尘埃形成了地球等八大行星。如果没有外力矩作用，星云的总角动量并不会随着形状的改变而丢失，地球和太阳等太阳系内的天体都将分配一定的角动量，这个过程中总角动量守恒。这就是地球自转的起因，也是宇宙中其它天体旋转的起因。地球自转和公转的初始动力都来源于此。
如上图所示，早期太阳系一片混沌。
来自太阳和月球的潮汐作用，使地球自转速度变慢
天体之间靠引力互相影响，在太阳系内，太阳和月球的引力对地球的影响最大。地球并不是一个刚体，在太阳和月球的引力作用下，地球会发生轻微的形变。地球除了岩石和铁质内核，地球表面还有大气层和海洋。按照潮汐作用的对象不同，又分为陆潮、海潮、气潮三大类。它们在太阳和月球引力的作用下，会呈周期性形变，最显著的便是海水的涨落，这便是潮汐现象。
在地球发生潮汐形变时，来自地球内部物质的相互摩擦（比如海水与地球表层岩石的摩擦）会阻碍这一趋势，使形变过程发生延迟，这叫做潮汐摩擦。在这一过程中，会产生与地球自转方向相反的力，阻碍地球自转运动。地球自转的动能被转化为地球的内能，地球的自转速度便缓慢的降低，地球自转一周的时间便被不断的拉长。此外，月球也在这一过程中逐渐远离地球，每年大约远离地球3.8厘米。
科学家通过对古代日食记录的研究，也证实了地球的自转速度正在减慢。根据科学家的研究，地球自转周期每个世纪大约变长1~2毫秒。可不要小看这一数字，几亿年下来地球自转周期就要延长一两个小时。这意味着，十几亿年前地球上一天不到20个小时。
上图为艺术家想象的原始地球
实际上，地球自转速度除了在长周期内呈减慢趋势，在短期内还会时快时慢周期性震荡。地球自转速度在短期内，除了不规则的变化（比如地震也会对地球自转速度造成影响）以外，还与季节的变化有关。虽然地球的自转速度在逐渐变慢，但短期内对人类几乎没什么影响。
2、地球自转示意图，地球自转昼夜交替示意图
在17世纪，天文学家伽利略通过他的望远镜观察太阳黑子，随后注意到这些黑子似乎在移动、消失、然后又再次出现。1613年，伽利略在笔记中写道：“这表明了它们的周期性运动与太阳有关”，可是他同时也写道或许是黑子是运动的而太阳是静止不动的，“对我来说，我更认为是太阳自身在运动而不是其他别的东西。”
伽利略发现太阳和其他天体一样，也绕着自身的地轴选择。但是除了自转时间长短之外，太阳自转的方式也不同于地球这样的岩质星球。而且，正是由于这种差异产生了太阳黑子，并引导着伽利略最初的发现。
图解: 有时太阳黑子用肉眼即可观察到，但观察前应当做足保护措施
太阳已经自转了很长很长时间，大约46亿年前太阳在一团混合着氢气和尘埃的星云中诞生时就已开始。“宇宙中几乎所有的物体都在自转”，美国国家太阳观测台（National Solar Observatory）的教育和推广负责人查理 拉夫特里（Claire Raftery）如是说。位于科罗拉多大学博尔德分校的美国国家太阳观测台是太阳物理研究的地面中心。“任何两个事物都在相对运动”,当太阳向其聚集了越来越多的分子时，逐渐地增加质量，生成引力，并且产生了角动量。
观测太阳自转并不难，因为光球层的存在，它是的太阳表面、厚度很薄，诸如太阳黑子和日珥就发生在光球层内，其中有一些太阳活动可以持续足够长的时间，在它们运动时可以被观察到，就像伽利略做的那样。
事情到这开始变得复杂起来了。大部分物质为气体的太阳“没有一个固态的躯体，不能像一个固态星球那样自转”拉夫特里说“赤道部位的气体要比两极的气体运动要快” 。
图解: 太阳内部的自转，对流区有较差自转现象，而靠近中心的辐射区的自转角速度是基本相同的。这些区域间的过渡部分称为差旋层。
根据美国国家航空航天局（NASA）网站上的一篇文章所说一个点在太阳赤道绕日旋转一周需要24小时，若这个点在两极则需要多花费6天时间。
“虽然太阳的自转方式与地球不同，但这种被称为差动自转的与众不同的自转方式却和木星或其他气态巨行星的自转方式极为相似”拉夫特里说。
图解: 木星的自转是太阳系所有行星中最快的，对其轴完成一次旋转的时间少于10小时。
差动自转实际上驱动着太阳活动周期。在11年的活动周期中，半数时间黑子活动在增加，然后减少。对于原因，拉夫特里解释说，是因为太阳的表面之下产生的磁场，那里被运动速度不同的气体包裹着。这形成了高密度的管状磁场并最终冲出太阳表面，导致了我们所观察到的太阳黑子和耀斑。
图解: 在2012年8月31日爆发的太阳耀斑，曾一直徘徊在太阳的大气层、日冕，有着长长的日珥/丝状体喷发至太空中。
光球层向下延伸125,000英里（200,000千米）的是对流区，物质在从内核到表面的旋转速度大致相同，拉夫特里说，科学家们并不确定那里的物质是否以不同的速度运动。
“对于这个问题我们有一些不错的观点，并且讨论很激烈”拉夫特里说
太阳会永远的旋转下去吗？最终，大约在50亿年后，太阳会燃烧殆尽，最后塌缩为一颗白矮星。但是即便如此，拉夫特里认为太阳依然会自转下去，尽管速度会与现在有所差别。
参考资料
1.Wikipedia百科全书
2.天文学名词
3. universetoday- PATRICK J. KIGER-北落师门
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