Чому ми не відчуваємо, як Земля обертається під нами?


17

Я не впевнений у всіх деталях експерименту, але в основному він пройшов так. Хтось відзначив своє місце зльоту в повітряній кулі і піднявся прямо у повітря. Вони залишалися підвішеними деякий час, перш ніж повернутися прямо вниз. Очевидно, результат полягав у тому, що вони не відпливли від початкової точки зльоту під ними. Можливо, у мене все це неправильно, але я впевнений, що це близько.

Але якщо в цьому експерименті Земля не вплинула на точку посадки, чому «обертання Землі» потрібно враховувати, наприклад, для того, щоб робити постріл з дальньої рушниці? Тепер я знаю, що це не найкраще порівняння і що в обох сценаріях існує багато різних факторів. На кшталт "куля подорожує, а в експерименті повітряна куля не була", але я просто хотів би почути різні теорії та думки, чому це так.

PS Я знаю, що популярною відповіддю буде те, що Земля занадто масивна для нас, щоб відчути її крут, але я думаю про це глибше!


5
Це гарне запитання, але я не впевнений, що місце для астрономії є найкращим місцем для цього - я думаю, що це чиста фізика. Ви перевірили на нашому веб-сайті фізики, щоб дізнатись, чи може вже виникнути відповідне запитання?
Чаппо каже: SE Dudded Monica

1
Пов’язаний, але не дублікат: Чому ми не відчуваємо швидкості руху землі
uhoh

3
Я позначив своє місце, сидячи в поїзді. Потім я піднявся прямо в багажник і затримався там деякий час, перш ніж піднятися прямо назад вниз. Результатом було те, що я опинився назад на своєму поміченому сидінні; мабуть, поїзд зовсім не рухався!

3
З іншого боку, якщо я кидаю м'яч вниз по довжині проходу поїзда, де він приземляється, залежить від того, рухається поїзд по прямій лінії, чи робить різкий поворот.

Відповіді:


17

Тут відбуваються дві різні речі, і вони не надто пов’язані між собою (з того, що я бачу). У ситуації з повітряною кулею, ви б подумали, що якби ви навісали над тим, де ви знаходитесь на 6 годин, Земля могла б крутитися під вами, і ви приземлитеся в зовсім інше місце. На жаль, оскільки повітряна куля на початку була на Землі, вона вже рухалася разом із Землею. У грі багато референтних кадрів, хоча ми відчуваємо, що стоїмо на місці. Усі на Землі нерухомо стоять на поверхні. Однак поверхня обертається навколо осі Землі. Вісь Землі (і сама Земля) обертається навколо Сонця. Сонце обходить нашу галактику, а наша галактика подорожує міжгалактичним космосом.

То як це стосується ситуації з повітряною кулею? Тому що повітряна куля була на поверхні, вона вже рухалася поверхнею Землі. Пригадайте, як я сказав, що поверхня Землі обертається навколо осі Землі? Ну, оскільки повітряна куля була на поверхні для початку, вона також буде обертатися з віссю Землі, як і поверхня! Що робити, якщо ми хотіли досягти цього ефекту наведення? Я раніше говорив, що Земля обходить Сонце. Щоб досягти цього ефекту наведення, нам знадобиться наша повітряна куля для обходу Сонця без неїобертається навколо Землі. Це не можна зробити з повітряним кулею, оскільки атмосфера також рухається із Землею, а повітряні кулі не можуть вийти у космос. Для досягнення цього ефекту наведення нам потрібен якийсь космічний корабель з великою кількістю палива. Якби у мене був коливальний космічний корабель, який не орбітував із Землею (це, знову ж, коштуватиме багато і багато палива), то так, я могла б зависнути на тому самому місці, і Земля обертається під мною.

Тепер, напевно, вам цікаво, як я міг цього досягти за допомогою космічного корабля, який спочатку знаходився на поверхні Землі. Не буде великого сенсу в цьому коливальному ефекті, оскільки ви можете просто летіти до місця призначення (як теоретична ракета Великого сокола), але якщо ви хочете це зробити, вам потрібно буде піднятися над земною атмосферою, використовуйте свій бустери, щоб піти навпроти обертання Землі (щоб скасувати свою швидкість), наведіть на деякий час, а потім використовуйте ваші прискорювачі, щоб рухатися разом із обертанням Землі (щоб повернутися до швидкості обертання) та приземлитися на Землю. Звичайно, ви можете пропустити другу частину, використовуючи теплові екрани та пробиваючись в атмосферу Землі, як і будь-який інший у нас космічний апарат, і жодна ракета ніколи цього не зробить, оскільки це просто набагато практичніше на орбіті навколо Землі (ширяючи витрати на пальне,

Гаразд, а ситуація зі снайпером? Земля обертається на своїй осі. Оскільки день триває 24 години, то місце розташування на екваторі обходиться один раз за той самий час, коли хтось в Арктиці може обійти один раз. Однак, чим далі на північ чи південь ви від екватора, тим повільніше ця частина Землі повинна обертатися, щоб здійснити 1 обертання за 24 години. Подумайте про спінінг кулі. Екватор м'яча ковзає навколо, але верх і низ рухаються набагато повільніше. Це те саме. Скажімо, мій снайпер знаходиться на екваторі. Коли снайпер стріляє на схід чи захід, їм не потрібно коригувати обертання Землі, оскільки скрізь уздовж цієї широти Земля обертається з однаковою швидкістю. Однак якщо снайпер вистрілить на північ, куля піде на схід. Це s, тому що, коли куля була вистрілена на широті ближче до екватора (вистрілена з півдня), ця пляма Землі рухалася швидше, ніж пляма Землі, на якій стояла ціль. Це як би сказати, що місце, де я стою, обертається зі швидкістю сказати ... 1000 миль / год, але місце моєї цілі обертається, скажімо ... 995 миль / год. Оскільки моя куля вийшла з частини 1000 миль / год, вона, очевидно, вийде із ствола з високою швидкістю через гармати, але також обертається навколо осі Землі на 1000 миль / год. Однак, як тільки моя куля почне наближатися до широти моєї цілі, оскільки Земля обертається повільніше, вона, схоже, відхилиться у напрямку обертання (що на схід чи праворуч). Чому? Отже, оскільки швидкість моєї цілі становить 995 миль / год від обертання, ви робите 1000 - 995 = 5. Це означає, що моя куля матиме чисту швидкість 5 миль / год вправо відносно моєї цілі. Це означає, що моя куля пропустить, якщо мета досить далеко. Якщо ви стріляєте з екватора на південь, куля також піде на схід, тому в результаті вона відхилиться ліворуч. Це той же ефект, але "догори ногами". Цей ефект називається ефектом Коріоліса, і саме він дає ураганам їх силу.

Нарешті, ви запитали "чому ми не відчуваємо, як Земля обертається під нами?" Це тому, що ми рухаємося із Землею. Коли ви знаходитесь у поїзді, який рухається зі постійною швидкістю 50 миль / год, ви не відчуваєте, як він рухається (ви можете відчути деякі удари через вибійну колію). Лише коли ти прискорюєшся чи сповільнюєшся, ти відчуваєш, як все рухається. Коли ви в поїзді, ваша швидкість постійна, тому ви нічого не відчуваєте. Це те саме для Землі, за винятком того, що ви обертаєтесь навколо осі Землі зі постійними 1000 миль / год. Нічого не змінилося, крім швидкості швидше.

Я, мабуть, пояснив це жахливо, тому сміливо запитуйте що-небудь.


1
Ви пояснили це дуже добре і дуже докладно, дякую!
Begons18

Але, у мене є деякі питання. Тут зі мною голі. Ви сказали, що в експерименті він не рухався, тому що він був на поверхні, щоб почати з того, щоб він рухався з тією ж швидкістю, що і земля під ним. Як і коли автомобіль рухається, людина, яка перебуває в опіці, рухається тією ж швидкістю. Але скажімо, що ви стоїте біля екватора, і ви стріляєте з кулі у зворотному напрямку обертання землі. Куля як і раніше залишить ствол і рухатиметься із запланованою швидкістю, чи не так? Чому так?
Початок18

1
@ Begons18 Скажімо, я ходжу в боулінг на поїзді (це великий потяг). Поїзд іде 50 миль вправо. Є 2 смуги для боулінгу, одна, що стоїть обличчям ліворуч і одна, що стоїть обличчям праворуч. Якщо я завжди чашу на 10 миль / год, тоді, коли мишу вліво, вона піде на 10 миль / год ліворуч відносно поїзда, але 40 миль / год вправо відносно землі. (50 - 10 = 40) Якщо я накинуся вправо, він піде на 10 миль / год вправо відносно поїзда і на 60 миль / год відносно землі. (50 + 10 = 60) Змініть потяг, коли Земля крутиться на 1000 миль на схід на екваторі, і гармата, яка справляє 1500 миль на міль Ситуація залишається такою ж.
User24373

1
@Andreas Урагани не можуть перетнути екватор. Вони розчаруються, перш ніж потрапити туди, тому що немає жодної підтримуючої сили кориолісу, яка б підтримувала його крутяться. Кілька років тому тайфун вамей розвинув лише 1 градус на північ від екватора, встановивши новий рекорд. Мабуть, хоч і не особливо потужно, але це було настільки рідко, що було оцінено 400-річною бурею.
User24373

1
Ракеті не потрібно йти в космос, щоб це працювало. Ідіть прямо вгору і прямо вниз, не залишаючи атмосфери, і ви все одно не зійдете в тій же точці. він працює лише з повітряною кулею, тому що повітряна куля залишається в дуже щільних частинах атмосфери, а повітряна куля дуже легка в порівнянні з навколишнім повітрям і легко проштовхується.
Полігном

16

Важко відчути обертання Землі особисто, але лише тому, що ми не дуже чутливі до дуже поступових змін і дуже слабких "сил". Однак є повсякденні предмети, які можуть показати нам обертання Землі. Повітряна куля, можливо, була поганим вибором, оскільки навіть легкий вітер з часом буде домінувати над проблемою. (також див. ]

Маятник

Один об’єкт - маятник Фуко .

Маятник Фуко Джерело

Гіроскоп

Ще одна (дорога) камера з інерційною стабілізацією зображення. Деякі камери мають невеликі мікроскопи гіроскопа, які відчувають дуже крихітні обертання корпусу камери та компенсують обробку зображення.

введіть тут опис зображення Джерело

Дивіться наступні запитання та їх відповіді, щоб отримати докладнішу інформацію про це.


Це ВЕЛИКА відповідь.
Fattie

8

Це три питання в одному.

Чому ми не відчуваємо, як земля обертається під нами?

Якщо ви запитуєте, що відчуваєш, коли нерухомо стоїш на поверхні Землі, це тому

  • Статичне тертя і нормальна сила - це обмежувальні сили,
  • Різниця між тим, що ви відчували б на планеті, що не обертається, з однаковою масою та розмірами Землі, і нашою Землею, що обертається, нас дуже мало, і
  • Ви ніколи нічого не відчували, окрім як стояли на нашій обертовій Землі.

Сили обмеження приймають будь-яке значення, необхідне для задоволення обмеження, якщо це не порушує якусь іншу умову. Наприклад, нормальна сила штовхає нормальну поверхню, щоб утримати обмежений предмет на поверхні (обмеження). "Інша умова" у випадку нормальної сили полягає в тому, що нормальна сила може бути спрямована тільки назовні. Тертя починає грати, якщо поверхня, на якій стоїть, не є рівною. Інша умова у випадку статичного тертя полягає в тому, що воно не може перевищувати коефіцієнт статичного тертя, менший від нормальної сили.

Жсітка=мrΩ2мrΩЖповерхня+Жсила тяжіння=Жсітка

Цей же результат виникає, якщо дивитися на речі з точки зору обертового кадру. З цього погляду видима сітка сили дорівнює нулю. Обертові кадри передбачають вигадані сили, такі як вигадана відцентрова сила. Це має таку саму величину, як і протилежний напрямок сили нетто, обчисленої вище. Кінцевий результат той самий.

Хтось відзначив своє місце зльоту в повітряній кулі та піднявся прямо у повітря. Вони залишалися підвішеними деякий час, перш ніж повернутися прямо вниз. Очевидно, результат полягав у тому, що вони не відпливли від початкової точки зльоту під ними. Можливо, у мене все це неправильно, але я впевнений, що це близько.

Ось друга частина питання. Якщо прив’язані повітряні кулі, як правило, не повертаються до місця, з якого вони злітають. Повітряні кулі йдуть туди, куди вітер їх несе. Ось чому повітряні кулі потребують погоні команд. Повітряна куля повернеться до своєї точки зльоту, якщо вітру немає або якщо він змінить напрямок під час польоту повітряної кулі. Плавучість, яку я ігнорував вище, є нічого, окрім мізерної кулі з гарячим повітрям. Тут нормальна сила є незначною (вона не існує). Щоб повітряна куля залишалася нерухомою, вітер повинен бути відсутнім, а сила плавучості повинна приймати таку ж форму, як і нормальна сила, що приймається для предмета, що сидить нерухомо на поверхні Землі.

Чому, наприклад, "обертання землі" потрібно враховувати для того, щоб зробити постріл у дальнім пострілі з гвинтівки?

Тому що куля рухається відносно поверхні Землі. Зауважте, що врахування обертання Землі має враховувати лише постріли на великій відстані, більше ніж на кілометр. Рух кулі враховує ще одну фіктивну силу, ефект Коріоліса. Ефект Коріоліса дорівнює нулю як для нерухомої людини, так і для нерухомої кулі.

Ефект Коріоліса має два первинних наслідки на польоту кулі, горизонтальний прогин і вертикальний прогин. Горизонтальний прогин залежить від широти, ефект найсильніший на полюсах і нульовий на екваторі. Ефект Коріоліса змушує рухомі об’єкти повертатися праворуч у північній півкулі, а ліворуч у південній півкулі. Вертикальний прогин залежить від широти та напрямку. Цей вертикальний прогин найсильніший на екваторі, нульовий на полюсах або якщо напрямок руху - на північ чи південь. Відхилення невеликі, навіть для кулі, вистріленої в ціль за кілометр. Сантиметри, однак, можуть бути важливими.


2
Хоча сантиметри можуть бути важливими, але для снайперських пострілів (приблизно 2 км або менше), ефекти Коріоліса заповнені іншими ефектами помилок, тому зазвичай це не компенсується. З іншого боку, далекобійна артилерія може відчувати потребу в компенсації, і ракетна артилерія, що має ще більшу довжину шляху (і що ще важливіше, більший час польоту), буде коригувати ефект.
WhatRoughBeast

"Ефект Коріоліса змушує рухомі об'єкти повертати праворуч у північній півкулі, а ліворуч у південній півкулі. Цей вертикальний прогин найсильніший у екваторі": це не може бути правим. Якби це було правильно, найсильніший правий відхилення відчувався б кулею, вистріленою паралельно та нескінченно мало на північ від екватора, тоді як найсильніший відхилення ліворуч відчувався б кулею, вистріленою по паралельній трасі нескінченно на південь. Насправді, обидва будуть відхилятися у бік походження або від них, залежно від того, були вистрілені на схід чи на захід.
фог

vнгріхϕ-vуcosϕ-vегріхϕvеcosϕϕvеvнvуvуcosϕ

гріхϕcosϕ

Я бачу. Я пропустив зміну передач у вашій відповіді від горизонтального відхилення (переміщення вліво або вправо) до вертикального прогину (який найсильніший на екваторі). Горизонтальний прогин найслабший у екваторі, що має сенс, якщо саме там його напрямок повертається, але я неправильно зрозумів, що ви стверджували навпаки, що він найсильніший у тій точці, де його напрямок повертається.
фог
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.