在地球上，如果沒(méi)有動(dòng)力來(lái)源，沒(méi)有什么機(jī)器可以一直轉(zhuǎn)動(dòng)下去，最終總會(huì)停止下來(lái)。然而，對(duì)于地球本身，它的質(zhì)量重達(dá)6億億億公斤（6×10^24 kg），它自45億年前形成以來(lái)，一直在繞地軸自轉(zhuǎn)和繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)。那么，地球持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力來(lái)源是什么？難道地球是永動(dòng)機(jī)？
長(zhǎng)久以來(lái)，一些人總是夢(mèng)想著制造出永動(dòng)機(jī)。起先，人們希望通過(guò)力矩的變化或者浮力等原理，不需要消耗能源，就能驅(qū)動(dòng)永動(dòng)機(jī)，并能對(duì)外做功。但經(jīng)過(guò)數(shù)百年的嘗試，這類(lèi)永動(dòng)機(jī)從未被制造出來(lái)。隨著熱力學(xué)第一定律的確立，人們認(rèn)識(shí)到了這種永動(dòng)機(jī)違背了能量守恒，所以不可能實(shí)現(xiàn)。
此后，人們又嘗試從自然界中捕獲熱量，以此讓永動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)起來(lái)，并能向外輸出功。但同樣地，這類(lèi)永動(dòng)機(jī)也失敗了。因?yàn)楦鶕?jù)熱力學(xué)第二定律，也就是熵增原理，熱量不會(huì)自發(fā)地從低溫傳向高溫，或者說(shuō)熱量無(wú)法百分之百轉(zhuǎn)化為功。
熱力學(xué)定律同樣適用于地球，既然永動(dòng)機(jī)無(wú)法被人為制造出來(lái)，也不能被宇宙制造出來(lái)，所以地球也不會(huì)是什么永動(dòng)機(jī)。雖然地球一直在轉(zhuǎn)動(dòng)，但它并沒(méi)有對(duì)外輸出功。那么，究竟是什么力量在驅(qū)動(dòng)地球呢？
關(guān)于地球轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力來(lái)源，需要追溯到地球乃至整個(gè)太陽(yáng)系的形成。距今46億年前，太陽(yáng)系中并沒(méi)有太陽(yáng)、水星、地球、木星、海王星等一眾天體，只有一團(tuán)星云——太陽(yáng)星云。它的直徑估計(jì)為3光年，其中98%為來(lái)自宇宙大爆炸產(chǎn)生的氫氣和氦氣，2%為上一代大質(zhì)量恒星合成出的重元素。
在原始太陽(yáng)星云中，分子與分子之間相互碰撞，總體的角動(dòng)量不會(huì)剛好為零，在某個(gè)方向上會(huì)有凈值。在中學(xué)物理中，我們學(xué)過(guò)動(dòng)量，這是相對(duì)于平動(dòng)的概念。如果運(yùn)動(dòng)方式是轉(zhuǎn)動(dòng)，則對(duì)應(yīng)的是角動(dòng)量（L），它正比于轉(zhuǎn)動(dòng)半徑平方和角速度（L=mr^2ω）。就像動(dòng)量守恒一樣，角動(dòng)量也嚴(yán)格遵循守恒定律。
在引力的作用下，太陽(yáng)星云開(kāi)始坍縮，大量分子聚集到中心，星云逐漸扁平化。根據(jù)角動(dòng)量守恒，星云在最初那個(gè)角動(dòng)量不為零的方向上越轉(zhuǎn)越快，因?yàn)樾窃频霓D(zhuǎn)動(dòng)半徑變得越來(lái)越小。舉個(gè)例子，一位花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員伸開(kāi)雙手原地旋轉(zhuǎn)，當(dāng)他把雙手縮回去時(shí)，它的旋轉(zhuǎn)速度會(huì)隨之加快。
經(jīng)過(guò)上千萬(wàn)年的時(shí)間，太陽(yáng)星云中99.86%物質(zhì)坍縮到中心，最終啟動(dòng)了氫核聚變反應(yīng)，形成了能夠發(fā)光發(fā)熱的太陽(yáng)。余下的物質(zhì)繞著太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)，形成原行星盤(pán)。
在原行星盤(pán)中，塵埃顆?；ハ嗯鲎玻Y(jié)合成更大的微行星。這些天體又繼續(xù)互相碰撞，體型變得越來(lái)越大，越大的個(gè)體能夠吸引更多的物質(zhì)。最終，幾個(gè)“寡頭”勝出，形成了各大行星，這其中就包括地球。
因?yàn)榻莿?dòng)量始終是守恒的，從原行星盤(pán)中形成的地球仍然會(huì)繞著太陽(yáng)旋轉(zhuǎn)，并且自身還會(huì)自轉(zhuǎn)。正因?yàn)槿绱?，太?yáng)系各大天體的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)方向大都是一致的，而且還差不多處在同一個(gè)平面上。
在幾乎是真空的太空中，地球的轉(zhuǎn)動(dòng)基本不會(huì)消耗能量，地球的角動(dòng)量能夠一直保持下去，所以地球能夠靠著慣性不斷轉(zhuǎn)動(dòng)。地球的持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)不需要一個(gè)外加的動(dòng)力，地球在形成之初已經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)了，它就能一直維持這種運(yùn)動(dòng)。
不過(guò)，地球的自轉(zhuǎn)角動(dòng)量在不斷變小，自轉(zhuǎn)角速度越來(lái)越慢。地球在剛形成時(shí)，繞軸自轉(zhuǎn)一圈只需6小時(shí)，恐龍時(shí)期延長(zhǎng)為21小時(shí)，為24小時(shí)，未來(lái)還有可能延長(zhǎng)至47天。這背后的原因與月球有關(guān)，月球引力對(duì)地球形成潮汐作用，這會(huì)阻礙地球的自轉(zhuǎn)，地球的自轉(zhuǎn)角動(dòng)量會(huì)逐漸轉(zhuǎn)移給月球。
在宇宙中，天體的自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)都是非常普遍的，想要保持靜止是不可能的。太陽(yáng)本身也有自轉(zhuǎn)，只不過(guò)太陽(yáng)是等離子態(tài)，沒(méi)有固體表面，不同區(qū)域的自轉(zhuǎn)速度不一樣，太陽(yáng)的平均自轉(zhuǎn)周期為27天。
同樣地，太陽(yáng)也有公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其繞行中心位于2.6萬(wàn)光年外的銀河系中心。太陽(yáng)以大約220公里/秒的速度繞著銀心旋轉(zhuǎn)，每2.3億年公轉(zhuǎn)一圈。也就是說(shuō)，過(guò)去46億年來(lái)，太陽(yáng)才公轉(zhuǎn)了20圈。
