地球以465米每秒速度自轉,懸停半空的飛機,為啥不被甩在身後?

2020-12-21 御玄君的星辰大海

我們的地球時刻處於不斷運動的過程中,地球自轉一圈的時間為24個小時,如此大的星球僅僅這點時間就能完成自轉一周可想而知地球的自轉速度是有多快。

地球

地球自轉速度如此之快為什麼我們沒有明顯感覺呢?

那是因為地球對於人類來說實在太大了,我們很難去尋找一個有效的參照物來發現地球的自轉運動。這就導致了我們對地球的自轉速度沒有第一感覺的認知。

天空中的飛機

其實地球的自傳速度是非常快的,尤其在赤道上自轉速度最快大約為465m/s,自轉的平均角速度為4.167x10-3°/s。地球的自轉速度從赤道開始向兩極地區珠逐漸降低,可以從下圖中看出。

線速度與緯度、年份的關係

在地球形成的初期,自轉速度是要比現在快很多,地球自轉一周的時間大約在6~8小時之間,後來地球進入到寒武紀時代自轉速度有了大幅的下降自轉周期大約在21小時,再到現在的23小時56分,但是近些年來地球的自轉周期正在緩慢的增加也就是說地球的自轉速度正在逐漸地減慢。

那麼懸停在半空中的飛機為啥不被甩在身後呢?

因為地球有著非常快的自轉速度,處於地表之上的物質都是與地球保持著一種相對靜止的狀態。地球擁有非常快的自轉速度,而處於相對靜止的兩個物體它們的運動速度和方向必須是一致的,那麼也就是說地表的物質都是有著與地球自轉速度相同的速度,也就是線速度。

赤道上的線速度

就比如說輪胎上扎入的釘子,此時它們是絕對的靜止狀態,汽車在前進的過程中輪胎表面就與釘子有著一樣的線速度。

線速度計算公式:v=2πr/T

對於釘子的線速度我們可以通過以下公式進行計算:

v=wr+v'

Wr為釘子的圓周運動的線速度,v'為汽車運動的速度。

影響線速度大小的因素

再說懸停的飛機,因為飛機在起飛之前就已經跟隨著地球進行運動了。也就是說如果該飛機是停在赤道之上的那麼飛機還在地面的時候就已經是以465m/s的線速度在跟隨地球在運動了。飛機在懸停的過程中與地球保持是一種相對靜止的狀態,其實在巨大的引力作用下也還是在跟隨著地球一起轉動的。

其實我們可以參考一下地鐵裡的蒼蠅作為例子,高速移動的地鐵上蒼蠅起飛之後為什麼沒有撞到車廂壁上呢?也是因為蒼蠅獲得了地鐵運動的加速度,與地鐵保持了相同的運動速度達到了相對靜止狀態,這種情況下就不會撞到車廂了,飛機也是一樣。

懸停的直升機

還有一點就是,地球上的大氣也是在伴隨著地球進行運動的,懸停的飛機在空中正是藉助了空氣產生的升降力從而實現懸停。大氣在高速運動,那藉助大氣進行運動的飛機肯定也是與大氣有著相同的初始線速度的。

總結一下:

地球是在一種非常快的速度在地進行自轉的,也就是465m/s。我們之所以感受不到是因為我們對於地球來說太渺小了很難找到合適的參照物來發現地球的這種自轉。當飛機在空中懸停的時候其實也是在伴隨著地球進行運動,從地表起飛的飛機可以說是與地球有著相同的加速度,同種速度下飛機肯定不會被甩在身後的。

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