综述 在北京的天安门广场放飞一个气球,会不会跟着地球的自转而飘到好意思国去呢?这个问题看似肤浅,却蕴含着引东说念主念念考的物理表象——地球自转。 这个自转表象会导致地球上不同场所的速率存在各异,比如说,赤说念上的速率最快,而南北极的速率则最慢。那么,地球的自转是否会对咱们放飞的气球产生影响呢? 或者,咱们不错建议一个更让东说念主有趣的问题,直升机飞起来原地不动,能我方就跑到地球另一边去吗? 悬停的旨趣 要解答这个问题,咱们领先需要道路直升机悬停的物理旨趣。直升机悬停是指直升机在空中保执静止的景况,这是通过调治螺旋桨的角度和速率来杀青的,使得直升机所受的进取升力和向下重力相互均衡。 在直升机悬停时,其位置是相关于大地固定的,也即是说,与大地的距离保执不变。那么,在直升机悬停时,它与地球的速率是否交流呢?谜底是细则的。 这是因为在直升机悬停时,它仍然具有与地球交流的水普通向的惯性。惯性咱们上学的时候都学过,即是说莫得外力介入的话,物体老是倾向于保执畅通景况不变。 地球自转会导致地球上的一切物体都随之一王人动掸,而况具有与地球交流的水普通向的惯性。直升机在腾飞之前亦然地球上的一个物体,因此,它也具有惯性。 同期还会连接受到万有引力,以及被地球带动的空气等好多复杂要素的作用。因此即使在腾飞后,直升机仍基本与地球的水普通向速率保执一致。 不错遐想一下,当你在行驶的汽车中甩掉一个球,它是否会跟着汽车的畅通而回荡?谜底是抵赖的。 因为球和汽车具有交流的水普通向的惯性,是以它们相关于汽车是静止的。直升机悬停时的情况访佛于这个例子,只不外直升机与地球的速率要大得多。 悬停半天会何如 字据前文的暴露,咱们也曾知说念了直升机悬停时,其与地球的速率是交流的,因此相关于大地是静止的。 那么,要是咱们让直升机悬停12个小时,它是否会到达地球的另一边呢?谜底是抵赖的。这是因为要让直升机到达地球的另一边,它需要在水普通进取加快到与地球自转速率十分但主张相背的速率,而这在执行中是险些不可能作念到的。 咱们不错通过一些数据来证据这少许。 地球的赤说念半径约为40000公里,自转周期为24小时,因此地球赤说念上的自转速率约为每小时1670公里。 而直升机的最大航行速率一般不超越每小时300公里,因此要对消地球自转速率,直升机需要加快到每小时1670公里,相配于其最大航行速率的5.6倍。 昭彰,这是不可能的,因为直升机的能源结构不允许其达到这么的速率。即使咱们假定存在一种超等直升机大约达到这么的速率,它也需要构陷多数时候进行加快和延缓,而不可能立即变嫌速率。 因此,直升机悬停12个小时后,仍然会停留在原地,不会到达地球的另一边。 能不可保执不动呢? 在上述商酌中,咱们一直假定直升机的位置是相关于大地保执不变的。筹谋词,要是咱们换个角度来看这个问题,就会发现一个愈加真谛真谛的表象: 要是咱们将直升机的位置视为相关于饱和空间坐标系的,即不跟着地球或其他天体的畅通而变嫌,而是保执固定不动的,那么直升机悬停12个小时后,它与地球的位置相关又将若何呢? 饱和空间坐标系是一个假定的坐标系,它不跟着地球或其他天体的畅通而变嫌,永恒保执固定。 这个办法是牛顿建议的稳惯体系的一部分,他以为“饱和空间在其骨子上与外界任何事物无关,永远是交流且不动的”。 在这个坐标系下,咱们不错不雅察到地球和其他天体的着实畅通景况,而不是相关于它们自己的畅通景况。比如,在饱和空间坐标系下,咱们不错看到地球在持续地自转和公转,而不是静止不动的。 假定咱们领有一种超等科技,大约让一个物体在饱和空间坐标系中保执静止不动,不受任何外力的影响,也不跟着地球或其他天体的畅通而出动。 咱们将这个物体甩掉在地球的某个场所,然后让它在饱和空间坐标系中悬停不动。那么,在一段时候后,咱们是不是就看不到它了呢? 由于地球在饱和空间坐标系中持续自转和公转,因此这个物体相对咱们的位置的确会持续发生变化。从六合表率看来,地球并不是在一个固定的平面上画圆,而是和统统这个词星系一王人成螺旋状向着某个方上前进,因此要是六合是一个固定的空间,咱们在六合中的位置执行上是持续地在变化的。 是以要是简直有这么一个物体,在半天时候后应该不啻是在咱们的舆图上换了位置,以至可能也曾脱离咱们星球的限制了。 结语 在现实中,无论是直升机如故任何悬浮在空中的东西,都会相关于大地基本保执不动。咱们通过这个问题更深刻地清楚了地球的畅通轨则和物理学旨趣。这一流程不仅拓展了咱们对六合的意识,也启发了咱们对科学寰宇的探索精神。 |