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地球本身在自轉(zhuǎn),每24小時完成一圈自轉(zhuǎn)。如果一架直升機(jī)豎直起飛,然后一直懸停在空中,經(jīng)過12小時之后,直升機(jī)會到達(dá)地球的另一端嗎?
顯然這是不可能的。如果直升機(jī)懸停12小時就能到地球的另一端,環(huán)球飛行那就簡單多了。事實上,無論直升機(jī)懸停多久,它始終相對于正下方的地面是靜止的,并不會出現(xiàn)直升機(jī)不動,而它下方的地表轉(zhuǎn)動過去的情況。
原因其實很簡單,就是“慣性”。
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地球確實在高速自轉(zhuǎn),在不同緯度的自轉(zhuǎn)線速度不一樣,越靠近赤道,線速度越快。在赤道,地球自轉(zhuǎn)線速度可達(dá)每秒465米。而在緯度45度的地方,線速度約為每秒330米。到了南北極點,則線速度為0。
除了極點,無論在地表何處,那里的物體都會被地球帶著一起自轉(zhuǎn),它們的速度都等同于當(dāng)?shù)氐乇碜赞D(zhuǎn)線速度。被帶著一起自轉(zhuǎn)的物體不僅包括各種可見的東西,而且也包括肉眼看不見的空氣。因為所有物體都在一起轉(zhuǎn)動,它們都有一樣的慣性,它們之間也就沒有相對運動。
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空氣雖然懸浮在空中,但它們受到地心引力的作用,被緊緊束縛在地表周圍,它們也會隨著地球自轉(zhuǎn)而一起轉(zhuǎn)動,空氣也是有慣性的。如果空氣沒有隨著地球轉(zhuǎn)動,由于地球自轉(zhuǎn)帶來的相對運動,地面就會刮起每秒數(shù)百米的極端暴風(fēng)。要知道,作為最高標(biāo)準(zhǔn)的風(fēng)速,17級風(fēng)力的上限也只有每秒61.2米。
就算直升機(jī)能一直懸停在空中,但它一開始就有一個慣性,隨著地球以一定的速度轉(zhuǎn)動,它并沒有抵消掉這種運動速度,所以懸停的直升機(jī)還會跟著地表、空氣一起轉(zhuǎn)動。正因為這種慣性的存在,懸停的直升機(jī)不可能會相對于地面發(fā)生橫向移動,更不可能就這樣飛到地球的另一側(cè)。
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這就像在生活中,車?yán)锩骘w進(jìn)去一只蚊子,如果把車開到高速上,開到時速100公里,蚊子也不會被甩到車的后面,而是在車?yán)镎粘ow行。因為車?yán)锏目諝狻⑽米佣紩黄囈黄饚е斑M(jìn),都有慣性,它們之間并沒有相對速度。
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有人曾經(jīng)做過這樣一個有趣的實驗,在密閉的卡車?yán)飸彝R患軣o人機(jī),卡車從零開始加速,無人機(jī)會相對于卡車稍微往后移動一小段距離,然后懸浮在那里,保持與卡車相對靜止的狀態(tài)。
當(dāng)卡車加速時,而無人機(jī)密度相對較大,一開始沒有隨著空氣快速前進(jìn),所以它還懸停在原處,保持原有的狀態(tài),而卡車在加速,這樣看起來無人機(jī)會向后移動一小段距離。等到卡車拖著里面的空氣快速向前運動時,空氣最終也會推著無人機(jī)向前一起運動,使其獲得與卡車一樣的速度,這樣就會讓無人機(jī)懸停在卡車中,不會再往后移動。
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另一方面,如果車子是開放的狀態(tài),空氣與外界是連通的,那么,空氣就不會被車子一同帶動起來,也就不會推著無人機(jī)向前運動,這樣無人機(jī)就會懸停在原處,而車子則會向前進(jìn)。
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回到直升機(jī)與地球的例子,無論直升機(jī)懸停多久,它下方的地表都不會轉(zhuǎn)動過去。除非地球突然停止了自轉(zhuǎn),那么,由于直升機(jī)本身還有繼續(xù)轉(zhuǎn)動的巨大慣性,它就會與地面發(fā)生相對運動,向前飛去。
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當(dāng)然,地球是不會停止自轉(zhuǎn)的。因為太空是空蕩蕩的,地球的自轉(zhuǎn)不會受到氣體的摩擦作用。不過,由于月球潮汐力的作用,地球自轉(zhuǎn)速度一直在變慢。地球在46億年前剛誕生的時候,自轉(zhuǎn)一圈只需4小時。而在數(shù)百億年后,當(dāng)?shù)厍蚺c月球相互潮汐鎖定時,地球的自轉(zhuǎn)周期將會延長到47天。
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