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如果全人類往東或往西跑,能否改變地球的自轉?

地球沿著自西向東的方向在自轉,繞軸旋轉一圈的時間大約為24小時。如果地球上的所有人向東或者向西跑步,這會讓地球的自轉速度減慢或者加快嗎?

假設地球上的所有人都在向東跑步,地球會受到人對其施加的一個向西的力,這就好比給地球安裝了向東噴射的火箭,所以地球的自轉速度會被減慢。反之,如果地球上的所有人都在向西跑步,地球的自轉速度會加快。

那麽,如果全人類朝著同一個方向跑步,這會對地球的自轉速度造成多大的影響呢?

為了便於計算,這裡假設地球上的所有人全部集中在赤道上,然後一同向東跑步。據統計,世界總人口已經達到77億。假設平均每人的體重為60千克,則全世界所有人的總質量為4620億(4.62×10^11)千克。如果人的跑步速度為5米/秒,赤道半徑為6378公里,那麽,所有人向東跑的總角動量為:

L1=r·m1·v1=6378000×4.62×10^11×5 kg·m^2/s≈1.473×10^19 kg·m^2/s

地球的總質量約為5.972×10^24千克,赤道的自轉線速度約為465米/秒,所以地球原有的角動量為:

L2=r·m2·v2=6378000×5.972×10^24×465 kg·m^2/s≈1.771×10^34 kg·m^2/s

根據角動量守恆定律,由於人向東跑步會讓地球的角動量減少L1,這與地球總角動量L2相比是微不足道的,後者相當於前者的1200兆倍。根據下式:

ΔL=L1=r·m2·v3

由此可以算出v3≈4×10^-13米/秒,所以地球的自轉速度幾乎沒有變化。根據線速度和角速度的關係可得,地球自轉角速度會減少大約6×10^-20 rad/s,這意味著77億人向東持續奔跑1000年,地球的自轉周期只會增加大約26微秒。

想象一下,一只在人身上爬行的螞蟻會對人的運動速度和方向造成什麽影響?因此,在地球面前,人類是微不足道的存在。

只有大自然發生的巨大能量釋放,才能輕微改變地球的自轉速度,例如,在2011年,日本的9.0級地震讓地球的自轉速度每天加快大約1.8微秒。另外,由於月球的潮汐作用,地球的角動量不斷轉移給月球,這會使地球的自轉速度不斷變慢,地球的自轉周期會因此而每隔100年增加大約2毫秒。

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