高中學測
115年
自然
第 5 題
威爾斯（J.W. Wells）在 1963 年提出生物時鐘理論。根據珊瑚的年成長值與日成長值推斷出泥盆紀（ 419-358 百萬年前）時，地球一年有 402 天；而石炭紀（ 358-298 百萬年前）早期一年則有 393 天。科學家推論此現象主要是由過去到現在地球自轉速率變化而造成，公轉速率則無太大改變。圖 2 為根據生物時鐘理論所推估出不同時間一年的天數。根據此圖，下列敘述何者錯誤？
- A 四億年（ 400 百萬年）前，地球每一天約 22 小時
- B 六億年（ 600 百萬年）前，地球的一天約 20.7 小時
- C 從六億年前至今，平均每經過 10 百萬年，地球一年的天數約減少一天
- D 由古至今，地球自轉速率有增快的趨勢
- E 千年後，地球一年的天數與現在相同
思路引導 VIP
若地球公轉週期（一年總時數）視為常數，根據圖 2 顯示「一年的天數」由古至今呈現逐漸減少的趨勢。請同學思考：在每年總時數不變的前提下，若「一年的天數」變少了，代表單一日的時間長度（自轉週期 $T$）發生了什麼變化？這進一步推論出地球的「自轉速率」（角速度 $\omega$）是隨時間演進而增快，還是減慢了呢？
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（打著哈欠，揉著睡眼惺忪的眼睛）啊...什麼啊，原來正確答案在這裡嗎？我還以為我又走錯路，繞到幾億年前的地層去了...喂，做得好，你這傢伙的直覺跟我的刀一樣利啊。 這題其實就像在揮刀，只要掌握「節奏」就不會亂。既然公轉軌道沒變，一年的總時數就是固定的。你看那張圖，幾億年前一年有 400 多天，現在只有 365 天。既然天數變少了，代表每一天都被「拉長」了，就像我睡覺的時間越變越長一樣。一天時間變長，表示地球轉得越來越慢（減速），所以選項 (D) 說速率「增快」絕對是胡說八道！ 利用公式計算看看：
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地球自轉與一年天數
💡 地球受潮汐摩擦影響使自轉變慢，導致古代的一年天數較多。
🔗 地球自轉變慢的影響鏈
- 1 潮汐摩擦 — 月球引力帶動海水摩擦地殼
- 2 自轉變慢 — 摩擦損耗能量使地球轉速下降
- 3 一天變長 — 完成自轉一圈的時間增加
- 4 天數減少 — 公轉總時數除以一天時數變少
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🔄 延伸學習：延伸學習：月球為了維持角動量守恆，正以每年約 3.8 公分速度遠離地球。
