三个个月前，小编在问答专栏收到一位读者的提问——“如果地球自转反转会发生什么？”哦，我的上帝，那真是太阳打西边出来了。想象力过于丰富，只能用时间反演来模拟一下太阳从西边升起。不愧是咱们中二所的读者，轻易地提出了我做梦都不会思考的问题。当时我只是想浅开下脑洞放进咱周五的问答专栏里，结果这条一下就被主编大大抓住了，说是个好问题，建议拓展成文。
Well，那我们来想想这个《地球作为转动的非惯性系在发生旋转方向的反演时和反演后可能的物理现象》该怎么写吧。
让地球自转反转。如果咱们定义的地球自转反转是一个长期的过程，就像《流浪地球》计划第一步的刹车时代，利用一堆建在轨道附近的行星发动机“突突突”地给地球一个反向的力矩，那么我们可以估算一下大概需要什么配置的行星发动机才能在合理的时间内实现反转。
发动机靠反喷工质获得动力，忽略难算的大气阻力（可以建个烟囱直接把反冲工质送入太空），把有效的返喷速度取为第二宇宙速度11.2km/s，确保大部分工质喷出去后不会被地球引力拉回来。至于反转的预计时间，不妨就按原著的设定，让它用42年完成自转的“刹车”。
那么根据简单的角动量守恒和动能定理，可以算出让地球反转需要83.65年，共消耗1.21×10^31 J能量和3.25%地球质量的工质，对应的功率高达4.60×10^21 W，也就是说，它一秒消耗的能量相当于2021年一整年的全球发电量的45倍。
假设地球是一个均匀球体，质量为M，在地球的外薄壳处采集质量的工质，并运输到轨道，以相对速度朝东喷射，那么喷射前后系统的总角动量守恒给出略去二阶小量，化简得……接下来开始数值分析。首先代入一些天经地义的数值，然后要确定工质返喷的通量。在《流浪地球》中，大刘设想用42年使地球自转刹车，这是什么概念呢？代入，粗略……。
当然，这个计算值是偏大的，因为在计算过程中我们把地球当做了一个均匀球体。但实际上地球的密度是随着深度的增加而增大的，这样，转动惯量会比均匀球体更小。但目前的结果作为对数量级的估算已经够用了。如果通过核反应来获得这些能量，就需要1351亿吨的质量亏损。目前处在人类科技树顶尖的能量获取方式是核聚变，例如正在研发中的东方超环（EAST，俗称人造小太阳），它主要使用DT聚变。
再来考虑一下单个发动机的功率。原著中人们在轨道附近安排了2000台转向发动机，平摊下来每个发动机的功率要达到2.3×10^18 W。目前世界最大的核裂变电站机组的功率也才8×10^9 W，换算下来只要5750亿台就够了呢。不过另一种途径是围绕太阳造一个可以吸收辐射能量的戴森球。
考虑到太阳的辐射功率为3.74×10^26 W，只要我们对它的利用效率能达到十万分之一，就可以轻松按计划完成反转地球的壮举。
反转后西升东落的星。如果你不能想象，请用右脚站定，再用左脚向后猛蹬把自己转起来，这时你会看到周围的一切从右往左动，这就是我们在母星上看到的星辰东升西落的状态。那么反转后，日出西方再日薄东山应该就不难想象了。其实在太阳系中，金星和天王星的自转方向就是自东向西的。星辰起落方向的反转，会导致一个有趣的现象：每年会多两次日出，每月也会多两次月出。
现在来思考一个小问题：已知金星的自转周期是243天，公转周期是224.7天。那么在一个金星年内是不是一次完整的日出日落都看不见？你也许会不假思索地回答，自转周期都比公转周期长了，当然是看不见了。确实，如果金星是自西向东地自转，和公转方向一致，那么它会是这样子的。这样一个金星上的太阳日相当于1/(1/224.7-1/243)=2983.7天，相当于13.3个金星年，可谓真·度日如年。
但再仔细想想，金星的自转方向是自东向西的，它画出来应该是这样。看出差别了吗？由于自转和公转的方向相反，它们的相对转速是叠加的。
那么在两种情况下，一个金星年分别有多少个金星日呢？你不妨试着换算一下，前者是0.075个金星日，后者是1.925个，两者之和正好是2。这不是巧合。
你可以想想，如果金星不公转了，那么在原先过一个金星年的时间内，太阳会少绕着金星转一圈；再设想金星开始反着公转，那么太阳会再沿着反方向转一圈。对于这个问题，将自转反过来和将公转反过来是等价的，只不过是换了个角度看问题而已，但这样就能很方便地看出两圈差距的来源。
现在，你可以想象如果地球自转发生反转，那么一个月会多两次月出月落，一年也会多两次日出日落了吧。相应地，地球上的一年会变成367.24天，一天的时间会缩短470秒，潮汐的周期也会跟着缩短。
科里奥利力会反过来。什么是科里奥利力？千万别被这家伙的名字吓着了，先看图。科里奥利力的实验演示。上面的动图是在地面参考系拍摄的，球脱手后按原速度方向飞出。
下面的动图则是固定在转动参考系拍摄，在转动参考系上看，球的运动轨迹向右弯曲了，就好像受到了向右的力。但其实，这个轨迹的弯曲是参考系自身在转动造成的，本质上并没有力作用在球上。为了方便转动系内的人描述这个现象，我们假想出了一种惯性力，也就是所谓的科里奥利力，或者地理中说的地转偏向力。
理解了科里奥利力，就能理解为什么说北半球的气旋通常是逆时针，而南半球是顺时针了。气旋中央是一个低压区，周围的空气向中央涌入时会受到科里奥利力，在北半球来说是向右。把运动路径合成一下，就是一个逆时针的漩涡了。
我们再来看看自转反转后会发生什么。还是以北半球为例，科里奥利力会从偏右变成偏左。
从上往下看，原先大尺度气旋（如台风）是逆时针向内辐射的，现在会变成顺时针向内辐射；顺着河流方向，原先河水对右岸的冲刷大于左岸，现在会变成对左岸的冲刷更大；信风的东西方向也会反过来，洋流和气候也会大大改变，也许来自大西洋的水汽会伴随西南信风降临在撒哈拉沙漠上，将它变成热带雨林。再或许西伯利亚的冬季风不再径直往东南吹向太行山和秦岭，来自西北的沙尘也就不会再堆积到黄土高原上了……
地磁场也许会反转。
为什么要给标题打个问号？因为地磁场的形成机制目前仍然是个未解之谜，它在2021年还刊登在了《Science》杂志上的全世界最前沿的125科学问题。奇妙的是这个问题被分类到了生态学，不过这不影响这道世纪难题的重要度。目前主流的地磁场起源学说是地核发电机模型，它认为，地核的外核部分存在熔融态的铁、镍。对于这些熔融体，越深的部位温度会越高，所以在温差的作用下它们会上下对流。
但它们并不是竖直上升下降的，而是会在科里奥利力的影响下螺旋上升/下降。如果在某一时刻这种螺旋对流产生了一个种子磁场，熔融体中的阴阳离子就会受到洛仑磁力，形成电流，电流又会再次形成磁场并加强种子磁场。这种反馈机制不断叠加，最终形成了目前稳定的地磁场。根据第三节的讨论，科里奥利力反转后，电流的螺旋方向会反转，这可能会导致地磁反向。
但是，目前地核内部环境仍是一个谜团，地核发电机模型也尚未经过严格的实验检验，地磁场的真正起源还有待学界进一步研究。
脑洞归脑洞，地球离了谁它都照样公转自转，该赶稿子的人还是得赶稿子。但偶尔做做梦，顺带复习一下理论力学也挺好的。