直升机悬停24小时,根据地球自转,它会回到原来位置?

地球在自转是个小朋友都知道的话题,24小时自转一圈大家也都了解,所以一架直升机起飞后悬停24小时,理论上就应该回到原来位置,似乎没毛病?

直升机悬停24小时,根据地球自转,它会回到原来位置?

关于地球自转

古人一直都以为太阳和月亮在绕着地球转,比如集托勒密大成的地心说就认为地球是宇宙中心,从来都是不动的,但2000多年来却没发现一年中太阳的轨迹变化,也对月亮的轨迹每天都在变化视而不见。哥白尼在提出日心说以后,地球自转也仅仅停留在理论上被接受而已,但地球自转怎么来证明却是个问题。

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托勒密的地心宇宙世界

一直到1851年傅科用一个单摆证明了地球是在自转的,他在巴黎万神殿圆屋顶的中央,用一根67米长的钢丝绳挂了一个28千克的铁球,铁球的下面是一个沙盘,如果地球不自转,那么这个单摆摆动时的行程经过的角度是不变。如果在转动,那么每次来回摆动时将会有一个小小的角度变化。

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傅科的单摆测试

单摆启动后每个周期在沙盘格上移动约3毫米,每小时偏转11°20'(即31小时47分回到原处),后来很多科学家都复制了这个实验,除了频率上有区别外,单摆的摆动时转动是一样的,周期与位置的关系是单摆位置纬度的正弦。

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非常直观的单摆运动

许多在傅科实验现场观看的角度对此非常惊讶,许久之后才喃喃的说“确实觉得自己脚底下的地球在转动!”。

我们能用感官来检测地球在转动吗?

比如你躺在床上,或者站在地上,甚至让感觉最灵敏的人来感知地球的转动,很抱歉没有人有这个感知水平,因为我们目力所及,所有的景物位置都不变,你可以在家里设置一个经纬仪,对准几公里以外的某个目标,如果你不去动经纬仪,那么一年之后十字丝还是会牢牢的对准原来位置。

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为什么我们感觉不到?

地球在转动,而我们却感觉到,这主要有两个原因,一是我们地球引力让我们站在地球上,这是无穷远处朝向地球质心的一个弯曲的引力梯度空间,我们在地球表面受到的重力大约是9.8N/kg,而地球一天转一圈的“离心力”0.3%都不到,而且这还是赤道地区受到的“离心力”,随着纬度增加还更小一些,到两极就是0。

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另一个我们感受不到的原因是所有的物体都受到9.8N/kg的重力影响,牢牢的被固定在地球上,当地球转动的时候,一起在转动!就像一艘无比平衡问的大船内,在没有参照物的情况下是没有人能分辨出大船在动的,当然地球还比较好,有星星月亮和太阳作为参考,但大家却反而认为这些天体在运动!

直升机升空悬停一小时,就能到另一个地方吗?

理论上来说,直升机悬停后,地球不停的转动,所以在赤道上,地球一小时转动可达1620千米,那是否表示直升机飞行了1620千米?听上去好有道理,那么事情果然是这样吗?

直升机悬停24小时,根据地球自转,它会回到原来位置?

其实完全错了,首先我们要注意一点,当直升机从地面上垂直起飞并悬停时,它所拥有的速度在各位看来是0,但它和此处地球自转的线速度是一样,也就是大约460米/秒(赤道地区),假如它要真正保持悬停的话,那么它需要一个与地球自转方向相反并且速度要达到460米/秒的速度。很抱歉直升机根本就到不了,因为绝大部分直升机的最高速度不超过80米/秒(约300千米/小时)。

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S97高速直升机

如果不容易理解的话,就像你在高铁上,以每小时300千米的速度在高速前进,当你垂直跳起来1S重新落下时,中学知识即可告诉你,你会在原地不动,要不然这一秒钟时间列车可以前进80米以上,不是你撞在车内的墙壁上,就是落到列车外。但这个事情不会发生,因为在没有施加外力的情况下,你会继续保持之前的运动状态。

直升机悬停24小时,根据地球自转,它会回到原来位置?

所以直升机悬停24小时,它仍然在同一个地方,但并不是说直升机已经绕了地球一圈,而是它哪都没去。所以当你悬停12小时的时,它也不会到达地球的另一边。

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