贾尼别科夫效应能使地球两级反转吗

周期性旋转的螺母贾尼别科夫往太空，维修“礼炮7号”空间站1985年，苏联宇航员贾尼别科夫在执行维修“礼炮七号”空间站的主无线电发射机任务时，发现了一个神奇的现象：一个蝶形螺母在脱落后，由于没有重力，在悬浮状态下快速旋转。本来这个蝶形螺母应该沿着它所围绕的主轴一直旋转下去，但是它转着转着，突然掉了个头，换了一个方向旋转，过了一会又会转了回来，重复了几次都是这样，螺母发生了周期性的180°翻转，这非常的违反直觉。突然观察到的实验现象令贾尼别科夫心有余悸，后来的重复实验更让他不寒而栗。

精通物理的他以为只是螺母在微重力环境下，依靠惯性旋转，只不过是偏离了中轴线。

但是随着之后的多次实验，他发现情况不简单。

贾尼别科夫用橡皮泥捏了一颗球，在球的一端粘了个金属螺帽来改变重心，再将它旋转起来。

结果和之前一样，每转几圈就翻转180度，并且多次重复。

这让当时的苏联科学家们大吃一惊，因为按照我们的认知，一个物体不受外界影响，会沿着中心轴线一直旋转，正如地球也是这般旋转。

如果把地球看成是一个巨型的蝶型螺母，那么会不会随着地球自转也会产生这样的周期性旋转？如果真是这样，意味着一切物体都有可能快速颠倒过来，引起巨浪海啸、超级地震、磁场减弱、臭氧含量骤降以及全球气候巨变等，这都足以让地球上的大部分生命消失，所以当时的苏联会认为这个效应有可能会毁灭世界。

贾尼别科夫效应在当时观察到的现象经过归纳总结后可以这么解释：一个刚体绕着它转动惯量最大的主轴（第一主轴），或转动惯量最小的主轴（第三主轴）旋转时是稳定的，而绕着中间轴（第二主轴）旋转时则是不稳定的，这个效应被称为贾尼别科夫效应。

当螺母在转动的过程中，围绕着旋转的主轴既不是转动惯量最大的主轴，也不是转动惯量最小的主轴，而是它的第二主轴，当螺母的旋转轴与其第二主轴稍有偏差的时候，导致旋转不稳定，因此会发生周期性的180°翻转。

力学小知识-转动惯量转动惯量是物体在静止和旋转间相互转换的难易程度的物理量，对于不同的主轴，物体旋转的惯量也是不同的，转动惯量表示物体转动惯性大小，转动惯量越大，物体越难改变自身的转动状态。

转动惯量取决于刚体的形状、质量分布和转轴的位置，而同刚体绕轴的转动状态（如角速度的大小）无关。

这个实验中就能观察到此效应：用手握住一个网球拍的拍柄，使其中一个拍面（记为A面）朝上并水平，然后用力向上抛起网球拍，让网球拍绕水平面上垂直于拍柄的轴旋转一个周期，并重新抓住拍柄，如果实验顺利的话你将会发现，原本朝上的A面也绕拍柄轴旋转了大约半个周期后朝下了。

如果你将拍面垂直于水平面抛起并接住，或者让网球拍绕拍柄轴旋转则不能看到类似的现象（如下图中左图与右图所示）。

这个实验也可以用任何一个拥有三个转动惯量不同的主轴的物体来完成，例如一本书或一个手机，贾尼别科夫效应只需要物体的旋转轴与其第二主轴稍有偏差，与空气阻力或重力无关。

感兴趣的小伙伴可以马上就拿起手边的书本试一试！地球在宇宙空间中有同样的自转，那么究竟会不会也发生突然翻转呢？刚体绕着中间轴旋转时，旋转是不稳定的，但是对于一个非刚性物体，比如一个装着液体的奶瓶，在旋转的过程中，由于内部质点的位置相对奶瓶会发生位移，转轴两侧因为质量不均而出现离心作用，导致奶瓶最终会绕着转动惯量最大的轴稳定旋转。

首先我们的地球不是一个刚体，其次地球作为一个类球面，地球只有两个惯量主轴，并不存在中间轴，再次，地球内部存在大量的液态岩浆，就像是一个装了液体的奶瓶一样。

在这种情况下，地球只能按照转动惯量最大的那条主轴旋转，而这条主轴就是地球现在的自转轴，所以它其实还是非常稳定的！我们也不必担心地球会翻转过来。

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