地球为什么自转(地球为什么自转)这是一个看似简单实则有点难的问题。

之前看到有人问：为什么悬停在半空中的直升机会随着地球旋转？为什么不能坐在地上一天走八万里？

或者问：为什么天上的云会随着地球移动？而不是一路向西飞？它显然没有在空气中与地球接触。

你可能会说，是因为大气随我们旋转，所以风轻云淡，直升机也是受大气旋转的。上过初中的都可以回答这个问题。

我们再深入探讨一下：为什么作为气体的大气层会随着地球旋转？

答案是：大气的摩擦力。

(为了简化讨论，先不考虑地球自转偏置力和惯性离心力，尽量不写公式。)

我们假设地球一开始是没有大气层的，然后突然有一天，大气层biu~凭空出现了，大气层一开始并没有随着地球的自转而自转。这是什么意思？看过我之前关于地球停止的回答的同学应该还记得，是的，我们会遇到超级无敌核风暴级别的大风。

这股风会迅速毁灭人类文明，但最终会减缓到零。换句话说，从地球外幸存的观测者的角度来看，大气整体会加速与地球自转同步。这主要是由于粗糙的地球表面产生的摩擦力和山脉与大气的相对运动，阻碍了大气的运动。

等等，大气不是固体。底层大气由于摩擦而加速，这是可以理解的。为什么连高空的气体也会加速？或者说，是不是越高的大气层移动越慢？

事实上，随着高度的增加，摩擦力的作用肯定会减弱。大气层是分层的。近地面层(30 ~ 50m)最为明显，但在离地面1 ~ 2km以上时，地表带来的摩擦力可以忽略不计。因此，这个高度以下的气体层称为摩擦层(或行星边界层)，其上的层称为自由大气。行星边界层可分为接近地球表面的亚层(高度约一个人的头)、近地表层(高度数十米，相当于一栋高楼)和埃克曼层。其中，城市中通常不存在层流亚层，一般认为边界层的下层是近地层。

但由于速度不同引起的摩擦(湍流交换)，或者大气有粘性，气体层之间的相对运动有减弱的趋势。(其实受力挺复杂的，还有科里奥利力，气压梯度力，湍流阻力等。会让分析秃顶)。说到科里奥利力，正是因为旋转的地球对大气的摩擦，才有了所谓的“地转风”。在北半球，当你站在背风面时，高压在右边，低压在左边。在南半球，当风向背风时，高压在左边，低压在右边(白贝罗风压定律)。

(写不下去了。我再也写不完了。大气动力学可以持续一个学期。)

综上所述，地球的大气层是地球的一部分。由于与地面的摩擦力和空气的粘性，大气会随着地球旋转，这样大气中的物体也有随地球旋转的趋势。

大气其实很稀薄。

但上述说法无法解释为什么200-300公里高空的高层大气比地球平均快1.3倍，白天从西向东，晚上从东向西。在地磁扰动中，速度增加，偶尔记录到高达1000米/秒的数值。这种现象在金星上也观察到了。

奇怪的金星大气

如果有人对金星的大气感兴趣，我就跑题再写一段。金星有大气层，风比较大。它有多大？地球上的风速通常是每秒10米以上(6级)，超强台风是每秒50到60米。最高风速出现在1934年4月的美国华盛顿，风速为每秒103.2米。而1973年4月中国海南琼海县每秒73到81米的台风，已经排到了前十，但这只是地球自转速度的10%-20%。金星的常规最大风速几乎是每秒100米。虽然它看起来像地球，但它的旋转速度是金星的60倍。换句话说，金星完成一次自转需要243个地球日，大气层每96小时绕金星一周。这种现象被称为超级自转。

至于超自转的原因，目前主流科学家一致认为是太阳辐射驱动的热潮汐、行星波和大气湍流维持的。因为金星自转较慢，面向太阳的一面很热，背阴的一面相对较冷。金星的大气通过热潮接收角动量，热潮通过大气的高速旋转将热量从向阳面快速转移到背阴面，可以平衡昼夜温差，就像空调一样。(实际循环很复杂，此处省略)。

这种超级自转现象并非金星独有，土星最大的卫星泰坦也是如此。理论上，这种循环系统在潮汐锁定有大气的系外行星上也应该是常见的。

大气对地球自转的影响

地球自转是固体地球(包括海洋)和大气在保持总角动量守恒的条件下相互作用的过程，它们共同构成了一个复杂的地球动力学系统。

我们在听天气预报的时候，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引起的地转偏转，在南北半球的亚热带地区形成的若干个高压带。它是一个相对稳定的存在，冬天萎缩，夏天成长。

通过比较1951-1995年地球相对自转速率与北京天文台大气环流特征，发现地球自转速率与当年大西洋副热带高压和北美大西洋副热带高压的面积指数、强度指数、脊线和北界位置相同。

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。

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...