您的位置:首頁»生活常識»正文

地球在自轉,直升機懸停12小時後,會到地球另一邊嗎?!

地球的引力束縛住地球上的萬物, 並且帶著萬物繞著地軸轉動, 這是我們每天看到太陽和星辰東升西落的原因。 此時此刻, 我們隨著腳下的這片土地在快速轉動, 緯度越低, 速度越快。

在南北極圈上(66°34′), 地面的自轉線速度為185米/秒, 即666公里/小時。 在南北回歸線上(23°26′), 地面的自轉線速度為427米/秒, 即1537公里/小時。 而在赤道達到最快的速度, 每秒可達465米, 每天40180公里, 這就是「坐地日行八萬裡」的由來。

既然如此, 如果直升機起飛懸停在空中12小時, 底下的地面在不斷轉動過去, 那麼, 直升機在半天之後會不會到達地球的另一端呢?或者說懸停24小時, 直升機會環繞地球一周, 回到原地嗎?

答案自然是否定的, 不然人們早就這麼做了。 這背後的原因其實很簡單, 無非就兩個字「慣性」。 根據牛頓第一運動定律, 只要物體所受的合外力為零, 那麼, 它的運動速度就會保持不變, 要麼保持靜止,

要麼保持勻速直線運動, 這也被稱為慣性定律。

假設在北回歸線上, 當直升機靜止在地面上時, 受力處于平衡。 地球帶著直升機一起轉動, 那麼, 直升機也有一個427米/秒的線速度。 但由于與地麵線速度一樣, 所以直升機保持相對靜止。

當直升機在空中懸停時,

豎直方向受力是平衡的, 直升機產生的升力與受到的重力相等。 而在水準方向上, 直升機並沒有受到力。 根據慣性定律, 擁有巨大慣性的直升機仍然會以427米/秒的水準速度在前進, 這與地面速度一樣, 所以直升機不會相對于地面發生移動。

事實上, 不止是直升機, 就連空氣都被地球的引力帶著快速轉動, 水準速度與直升機一樣快。 但因為相對速度一樣, 彼此之間不會有相對運動, 不然我們每時每刻都要面對呼嘯而來的狂風。

或者我們也可以這麼來想象一下, 如果我們在北回歸線上原地向上跳起來, 在空中停頓1秒, 落下來後仍然在原地, 地面不會相對于我們轉過427米, 我們不會在427米之外落下來。

當我們乘坐一輛勻速行駛的車子時, 假設速度為30米/秒, 當我們向上拋起一個物體時, 也會落回原地, 不會落到我們後方幾米的地方。 如果車子中有一隻蚊子, 它也能正常在空中飛行, 不會被甩到車子後面, 因為蚊子、空氣都會被車子帶著向前運動, 它們都有前進速度, 或者說都有慣性。

只有當地球突然停止自轉時, 我們才會切身感受到巨大的慣性。 在那時, 所有物體都會朝著東面飛出去, 因為慣性, 物體仍然具有很大的速度。 這就好比車子突然剎停, 車子上的東西會向前動, 我們也會感受到繼續向前進的趨勢。

如果真的想讓直升機懸停12小時後到達地球的另一邊,只能離開地球慣性系,從宇宙中掛一根無比結實的繩子下來,把直升機吊在繩子上,這樣讓直升機懸空,下面的地球表面就會相對于直升機轉動過去。

然而,這個時候直升機又會面臨一個巨大的問題——狂風。因為空氣跟隨著地表快速轉動,如果把直升機懸掛在北回歸線上,空氣相對于直升機的運動速度高達427米/秒,已經超過了音速。要知道,風速達到61米/秒就已經是18級。在如此超強的風力作用下,直升機很難撐得住。

慣性運動很重要,尤其是在航太領域。對于水準速度達到每秒7.9公里的太空飛船,它不需要燃料來提供動力,只依靠慣性就能繞著地球飛行。對于旅行者1號這樣的星際飛船,它的速度大于太陽系逃逸速度,它可以無動力飛出太陽系,一直在銀河系中飛行。

如果真的想讓直升機懸停12小時後到達地球的另一邊,只能離開地球慣性系,從宇宙中掛一根無比結實的繩子下來,把直升機吊在繩子上,這樣讓直升機懸空,下面的地球表面就會相對于直升機轉動過去。

然而,這個時候直升機又會面臨一個巨大的問題——狂風。因為空氣跟隨著地表快速轉動,如果把直升機懸掛在北回歸線上,空氣相對于直升機的運動速度高達427米/秒,已經超過了音速。要知道,風速達到61米/秒就已經是18級。在如此超強的風力作用下,直升機很難撐得住。

慣性運動很重要,尤其是在航太領域。對于水準速度達到每秒7.9公里的太空飛船,它不需要燃料來提供動力,只依靠慣性就能繞著地球飛行。對于旅行者1號這樣的星際飛船,它的速度大于太陽系逃逸速度,它可以無動力飛出太陽系,一直在銀河系中飛行。

Next Article
喜欢就按个赞吧!!!
点击关闭提示