Wenn die Erde aufhören würde, sich zu drehen, wo könnten wir überleben?

Produziert von | Wissenschaftspopularisierung China

Autor | Kokosnuss

Produzent | Chinesische Wissenschaftsausstellung

Als Kind schauten Sie in den Nachthimmel und sahen den Mond hinter den Hügeln auftauchen, doch spät in der Nacht reichte er Ihnen bereits bis zum Scheitelpunkt Ihres Kopfes. Der Lehrer würde uns sagen: „Das liegt daran, dass sich die Erde ständig dreht. Der Wechsel von Tag und Nacht, der Aufgang der Sonne und der Untergang des Mondes sind alle auf die Rotation der Erde zurückzuführen.“

Bildquelle: Veer Gallery

Ist es wirklich so einfach? Wenn Sie tiefer graben, stellen Sie möglicherweise fest, dass Sie die folgenden beiden Sätze scheinbar sehr einfacher Fragen nicht beantworten können.

1. Warum dreht sich die Erde? Rotieren auch andere Planeten? Gibt es Himmelskörper, die sich nicht drehen?

2. Was würde mit der Erde passieren, wenn ihre Rotation aufhören würde? Gibt es irgendjemanden, der eine solche weltzerstörende Katastrophe überleben kann?

Lassen Sie uns dieses Mal weiter herausfinden, wie viele Geheimnisse, die wir nicht verstehen, in der Rotation der Erde verborgen sind.

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Warum dreht sich die Erde weiter?

Lassen Sie mich zunächst die Schlussfolgerung darlegen. Die Existenz von Himmelskörpern, die sich nicht drehen, ist nur theoretisch möglich, in Wirklichkeit unterliegen jedoch alle Himmelskörper einer gewissen Form der Rotation.

Die Gründe hierfür sind im Wesentlichen die folgenden zwei: Erstens ist bei der Entstehung von Himmelskörpern zwangsläufig ein bestimmter anfänglicher Drehimpuls vorhanden. zweitens befinden sich Himmelskörper mit einem Drehimpuls von Null in einem instabilen Zustand, und dieser Zustand kann nicht lange aufrechterhalten werden, selbst wenn er nur für einen Moment auftritt. Das klingt vielleicht etwas verwirrend, aber das macht nichts. Lassen Sie uns die beiden oben genannten Gründe im Klartext erklären.

Aus formaler Sicht kann die Entstehung von Planeten grob in zwei Situationen unterteilt werden. Erstens: Die Materialien, aus denen Himmelskörper bestehen, sammeln sich, stoßen ständig zusammen, reiben aneinander und bilden schließlich Planeten. Es ist wie bei der Herstellung von Marshmallows, bei der die geschmolzenen Zuckerfäden aus der Düse der Maschine spritzen und sich nach und nach zu einem großen Klumpen verwickeln. Der zweite Typ ist ein bereits existierender Himmelskörper, der aus irgendeinem Grund explodierte und bestimmte Materie ausstieß, die dann einen Himmelskörper bildete. Es ist wie ein in die Luft geworfener Frisbee, der von einer Schrotflinte getroffen wird und dabei unzählige kleine Partikel herausschleudert.

Ein Bild der Entstehung des Sonnensystems. Bildquelle: Public Domain

Ausgehend von diesen beiden Entstehungsmethoden ist es, unabhängig von der verwendeten Methode, unwahrscheinlich, dass die Summe der Drehimpulse aller Teile des Himmelskörpers genau Null ist. Mit anderen Worten: Himmelskörper „rotieren“ auf natürliche Weise (das heißt, Himmelskörper haben bei ihrer Entstehung einen bestimmten anfänglichen Drehimpuls). Und gemäß dem Gesetz der Drehimpulserhaltung kann diese Rotation nicht gestoppt werden. Aus diesem Grund rotieren Himmelskörper vom Beginn ihres Entstehungsprozesses an.

Schauen wir uns den zweiten Grund an. Angenommen, es gäbe einen Himmelskörper mit einem anfänglichen Drehimpuls von Null, kann dieser „perfekte Zustand“ nicht über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten werden. Dies liegt daran, dass es überall im Universum Schwerkraft von anderen Himmelskörpern gibt und die Rotation und Umdrehung dieser Himmelskörper zu Änderungen des Gravitationszustands führen kann. Es ist wie ein Boot, das auf stürmischer See an Kraft verliert. Auch wenn es zu Beginn stationär ist, wird es schließlich mit der Strömung treiben.

Die Raumsonde hat Anfang Dezember 2000 eine vollständige Umdrehung von Eros aufgezeichnet (Periode etwa 5 Stunden und 16 Minuten). | Bildquelle: NASA

Kombiniert man die beiden oben genannten Punkte, ist für Himmelskörper im Universum die Nichtrotation relativ, die Rotation hingegen absolut. Dies steht auch im Einklang mit der marxistischen philosophischen Sichtweise der „relativen Ruhe und absoluten Bewegung“.

Einige Leute stellten auch Fragen: Bedeutet das nicht, dass sich der Mond nicht dreht, wenn er den Menschen immer mit derselben Seite zugewandt ist? Tatsächlich handelt es sich hierbei um einen trügerischen Trugschluss.

Wir können unsere rechte Faust als Erde und die Handfläche unserer linken Hand als die der Erde zugewandte Seite des Mondes verwenden. Wenn Sie versuchen, Ihre linke Hand um Ihre rechte Hand zu bewegen, während Ihre Handfläche weiterhin zur rechten Faust zeigt, werden Sie feststellen, dass Ihre linke Hand tatsächlich ständig rotieren muss. (Tatsächlich sind die Rotation und Umdrehung des Mondes exakt synchronisiert, ein Phänomen, das als Gezeitensperre oder eingefangene Rotation bezeichnet wird.)

Schematische Darstellung der Mondrotation. Beachten Sie den Unterschied in der Ausrichtung des Mondes auf der linken und rechten Seite. Der Mond auf der linken Seite dreht sich ständig und nur eine Seite ist der Erde zugewandt.丨Bildquelle: Wikipedia

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Was würde mit der Erde passieren, wenn sie aufhören würde, sich zu drehen?

Die Erde rotiert seit ihrer Entstehung. Im Laufe der Milliarden von Jahren hat sich die Rotationsperiode der Erde verändert, der Rotationszustand jedoch nie. Wenn wir unserer Fantasie freien Lauf lassen und uns vorstellen, dass die Erde plötzlich aufhört, sich zu drehen, was wären die Folgen?

Wir wissen, dass die Winkelgeschwindigkeit der Erdrotation überall gleich ist, die lineare Geschwindigkeit jedoch unterschiedlich ist, wobei die Geschwindigkeit am Äquator am größten und an den Polen am kleinsten ist. Die lineare Geschwindigkeit der Erdrotation beträgt in Äquatornähe etwa 465 Meter pro Sekunde. Wenn Sie sich also am Äquator aufhalten und einen ganzen Tag flach zu Hause liegen, können Sie auch das Ziel erreichen, „80.000 Meilen pro Tag zurückzulegen, während Sie auf dem Boden sitzen“. Sogar in Gebieten mittlerer Breiten wie Peking kann die lineare Rotationsgeschwindigkeit 370 Meter pro Sekunde erreichen.

Angenommen, die Erde kommt innerhalb von 0,1 Sekunden zum Stillstand, behalten alle Objekte, die nicht an der Oberfläche befestigt sind, ihren vorherigen Bewegungszustand bei und fliegen aufgrund der Trägheit aus der Erde heraus. Berechnungen zufolge werden Objekte, die zu diesem Zeitpunkt an der Oberfläche in der Nähe von Peking haften, einer Beschleunigung von 370 g ausgesetzt (g steht für die Erdbeschleunigung, 9,8 m/s²). Auch wenn sie nicht in Stücke gerissen werden, wird ihnen das Herz gebrochen sein.

Natürlich werden die Auswirkungen auf Gebiete in hohen Breitengraden relativ gering sein, aber wie gering werden sie sein? Wenn der Breitengrad 80 Grad erreicht, fliegt der menschliche Körper nach dem Aufhören der Erdrotation in Rotationsrichtung heraus, und die lineare Geschwindigkeit erreicht immer noch 60 Meter pro Sekunde, und es besteht keine Überlebenschance.

Wenn die Erde jedoch nicht in einem extrem kurzen Moment aufhört, sich zu drehen, sondern langsam stoppt, ist die Situation etwas besser. Wenn wir beispielsweise davon ausgehen, dass die Erde für eine Minute aufhört, sich zu drehen, beträgt die Beschleunigung, die eine Person in Peking in Richtung der Erdrotation erfährt, weniger als 1 g. Obwohl es immer noch sehr furchterregend ist, besteht bei entsprechender Absicherung immer noch Hoffnung, das Leben zu retten oder sogar unverletzt zu bleiben.

Viele Leute würden sagen, da die Erdoberfläche nicht sicher ist, werde ich einfach mit dem Flugzeug am Himmel warten, bis die Erde aufhört, sich zu drehen. Die Idee ist sicherlich gut, allerdings muss man wissen, dass auch die Atmosphäre auf der Erdoberfläche mit der Erdrotation synchronisiert ist, also den gleichen Bewegungszustand aufweist.

Wenn die Erde aufhört, sich zu drehen, bewegt sich die Atmosphäre aufgrund der Trägheit immer noch in Rotationsrichtung, was bedeutet, dass Sie über Peking mit Superstürmen mit Geschwindigkeiten von fast 1.440 Metern pro Stunde konfrontiert werden. Egal um welche Art von Flugzeug es sich handelt, ich fürchte, es wird einem so heftigen Luftstrom nicht standhalten können. Was wird also auf dem Meer passieren? Sobald die Erde aufhört, sich zu drehen, wird sogar das Bohai-Meer, das nicht auf einem niedrigen Breitengrad liegt, von Überschallwellen getroffen. Die gesamte Erdoberfläche wird von einem beispiellosen Super-Tsunami erfasst. Das Schrecklichste steht jedoch noch bevor.

Wenn unsere Annahme etwas „strenger“ ist, können wir auch den Energieerhaltungssatz berücksichtigen. Ein riesiges Objekt wie die Erde enthält tatsächlich enorme kinetische Energie, wenn es sich dreht. Wenn die Erde aufhört, sich zu drehen, wird diese kinetische Energie in innere Energie umgewandelt, was bedeutet, dass sich die Erde erwärmt, während sie aufhört, sich zu drehen.

Schätzungen zufolge kann die innere Energie, die freigesetzt wird, wenn die Erde aufhört, sich zu drehen, die Temperatur der Erde um Hunderte von Grad ansteigen lassen. Und an der Oberfläche, wo die kinetische Energie am größten ist, kann der Temperaturanstieg Tausende von Grad erreichen. Die Erdoberfläche wird zu diesem Zeitpunkt zweifellos einem Schauplatz des Fegefeuers gleichen, und es kann sogar sein, dass die gesamte Erde zu Flüssigkeit zerschmilzt.

Kurz gesagt: Wenn die Erde heute Nacht wirklich aufhören würde, sich zu drehen, würden alle Menschen, egal wo sie sich befinden, augenblicklich in Stücke zerschmettert und die Erde selbst würde aus dem Universum verschwinden. Doch selbst wenn sich die Rotationsperiode der Erde ändert, bleibt die Rotation selbst für immer bestehen, und das Aufhören der Erdrotation ist bloß ein Gedankenspiel.

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