科學探索:地球在自轉,直升機懸停12小時後,會到達地球的另一端嗎?
發布時間:2021-03-08
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科學探索:地球在自轉,直升機懸停12小時後,會到達地球的另一端嗎?
地球在自轉,直升機懸停12小時後,會到達地球的另一端嗎?

 

太陽每天的東(dong) 升西落,星辰在夜空中的轉動,都是由地球的自轉引起的。既然地球在不停自轉,如果一架直升機在某地豎直起飛,並在空中懸停,經過12小時之後,它會(hui) 不會(hui) 到達地球的另一端呢?

根據測量,地球繞自轉軸轉360°所需的時間將近24小時。地球自轉的角速度並不快,每小時才轉過15°,一天才能轉一圈。但地球表麵非常大,這使得地球的自轉線速度可以非常快。

地球在自轉,直升機懸停12小時後,會到達地球的另一端嗎?

 

緯度越低,地球的自轉線速度越快。在北緯和南緯30°的地方,地球自轉的線速度約為(wei) 402米/秒,即1446公裏/小時。在赤道上,地球的自轉線速度最快,可以達到465米/秒,即每小時1674公裏,每天4萬(wan) 公裏。

盡管地球在自轉,當直升機在空中懸停時,位於(yu) 其下方的地表並沒有快速轉動過去。不然的話,我們(men) 早就可以用這種方式實現環球飛行,但事實不並非如此。這背後的原因很簡單——慣性。

地球在自轉,直升機懸停12小時後,會到達地球的另一端嗎?

 

當地球自轉時,在地球引力的作用下,也會(hui) 帶著地球上的所有物體(ti) 一起轉動。即便是矗立在地上的大樹,或者看不見的空氣,它們(men) 也會(hui) 隨著地球自轉而運動。隻是我們(men) 都在隨著地球轉動,與(yu) 大樹保持相對靜止,所以並不會(hui) 覺得大樹在運動。

地球非常大,轉動十分平穩,我們(men) 無法直觀感受到地球的自轉,隻能通過日月星辰的運動,來間接知道地球在自轉。這就如同在平穩行駛的高鐵上,如果沒有窗外的參照物和高鐵運行時發出的聲音,我們(men) 也無法知道高鐵在運動。

地球在自轉,直升機懸停12小時後,會到達地球的另一端嗎?

 

當直升機起飛,並懸停在空中時,它仍然有隨著地球轉動的慣性,還會(hui) 跟著地表一起轉動。在12小時之後,直升機會(hui) 隨著地表一同轉過半圈,直升機並不會(hui) 獨自飛到地球的另一端。

還是以高鐵為(wei) 例,當我們(men) 乘坐高鐵勻速前進時,原地起跳之後,落下來仍然在原來的地方,而不會(hui) 落到車廂的尾部。因為(wei) 高鐵上的人有慣性隨著高鐵向前運動,人與(yu) 高鐵在水平方向上保持相對靜止。

地球在自轉,直升機懸停12小時後,會到達地球的另一端嗎?

 

除非直升機有一個(ge) 與(yu) 地球自轉方向相反的速度,來抵消掉慣性,這樣對於(yu) 直升機而言,它下方的地表會(hui) 不斷轉動過去。在12小時之後,直升機將會(hui) 到達地球的另一端。但對於(yu) 地麵上的觀測者來說,地麵是靜止的,而直升機以很快的速度在向前飛行。這其實變成了靜止參照係選擇的問題。

地球的自轉沒有停歇,地球上的物體(ti) 也一直有慣性。試想一下,如果沒有慣性,在緯度為(wei) 30°的地方,我們(men) 原地起跳,騰空1秒後落下來,地表就會(hui) 轉過402米,下落點和起跳點將會(hui) 變得非常遠。

地球在自轉,直升機懸停12小時後,會到達地球的另一端嗎?

 

對於(yu) 時速300公裏的高鐵,我們(men) 原地起跳騰空1秒,如果沒有慣性,下落點將會(hui) 距離起跳點達到83米。顯然,這些現象並沒有出現在現實中,豎直向上起跳之後,最終隻會(hui) 落到原地。

總之,在地球自轉時,直升機也會(hui) 被帶著一起轉動。當直升機懸停時,它隨著地球轉動的慣性依然存在,所以它相對於(yu) 地表仍然是靜止的。經過12小時之後,直升機並不會(hui) 到達地球的另一端。



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