直升機懸停在空中不動,24小時之後就能繞地球一圈?

宇宙時空 2024-05-04 17:52:10

其實這種問題牽扯到物理學上的慣性和相對運動,初中物理學知識就足以解答這種問題。只不過由于我們生活在地球某個狹小的範圍內,所以很容易産生錯覺,從而下意識地依靠我們的直覺做出判斷。

我們都知道地球一直在旋轉,所以理論上如果讓一架直升機懸停在空中不動,就相當于直升機在環繞地球運動,一天之後就能繞行地球一圈了。

這種想法很美好,但事實上並不是這樣的。否則的話,只要把直升機升到空中,原地不動就可以做環球旅行了,哪有這好事?

問題的關鍵就在于:直升機如何懸停在空中不動?

如果直升機不太好理解的話,可以用汽車裏的某個蚊子來類比。在一輛勻速行駛的汽車裏,有一只蚊子飛起來,蚊子的狀態是懸停在空中嗎?

看起來蚊子好像確實懸空了,事實上由于慣性蚊子一直在跟著汽車裏的空氣一起不斷狂奔,這種情況下,不管蚊子懸停多長時間,它相對汽車的位置也不會發生任何變化。

如果我們把汽車和蚊子不斷放大,汽車就相當于地球,而蚊子就相當于直升機。直升機看似懸空了,其實在隨著地球上的空氣一起轉動,相對地球保持靜止,位置不會有變化。

用物理學術語來講,勻速行駛的汽車和勻速轉動的地球都是慣性坐標系。對于汽車來講,地球就是絕對坐標系。對于地球來講,太陽就是絕對坐標系。

當我們站在地面上觀察汽車裏的蚊子時,蚊子的狀態就不是懸空。同樣的道理,當我們站在太陽上觀察直升機時,直升機也不是懸空靜止不動。

事實上很多人對直升機的懸空靜止不動應該是這樣的,有一個巨大的吊車位于宇宙太空的某個地方,先不用管吊車到底該如何存在。這個吊車把直升機吊起來,地球自己在旋轉,而直升機相對地心保持靜止,這才是真正的懸停,只有這樣直升機才能在24小時候的時間裏繞地球一周。

這種狀態看起來很美好,其實會給直升機帶來災難性後果。

我們都見過高速旋轉的砂輪,砂輪與金屬摩擦時會濺出火花,足以看出摩擦力有多大了。而用巨大吊車吊起來的直升機就相當于不斷與地球這個巨大的“砂輪”摩擦,地球上面的空氣會與直升機産生巨大的摩擦效果。

如果直升機位于赤道上空,直升機與空氣的相對速度可以達到每秒465米,也就是時速1700公裏。這個速度比地球上最猛烈的台風還要快得多,摧毀直升機簡直是小兒科。

看到這裏,或許你應該明白了,如何讓直升機實現上面的懸空效果呢?

由于慣性作用,直升機一直以時速1700的速度隨著地球一起運動。所以只有一個辦法,讓直升機朝著地球運動的反方向飛行,時速爲1700公裏,這樣直升機的速度正好與地球的運動速度相抵消,從而達到懸停的效果。

這不就是我們平時所說的環球旅行嗎?只不過速度太快罷了,但方式是一樣的,我們平時乘坐飛機進行的環球旅行速度不會這麽快。

事實上也確實如此,地球上的物體,包括空氣本身,都是隨著地球一起轉動的,所以想要做到懸空,必須反向運動抵消地球的轉動速度。

繼續深究這個問題,問題的關鍵就在于“懸停”,相對誰“懸停”不動?也就是說必須有一個參照物才行。

所謂的懸停不動,就是靜止,無論是靜止還是運動,必須有一個參照物才有意義。所以問題就演變爲:直升機到底想相對誰靜止不動?

相對地球靜止不動?直升機一直在這樣做,我們看到直升機升到半空中所謂的“懸空”其實也是相對地球靜止不動。

相對太陽靜止不動?這種情況就相當于剛才所說的情況,用一個巨大的吊車把直升機吊起來,而這台吊車就在太陽上。

相對太陽靜止不動?那麽我們就需要把這台巨大的吊車放在銀河系中心,此時直升機相對地球的速度就是每秒220公裏,因爲地球圍繞銀河系的速度就是每秒220公裏。

所以,直升機到底想如何懸空不動?總不能說“我就是不動”吧?那就是耍無賴了!宇宙裏沒有“絕對靜止”的東西。

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评论列表
  • 2024-05-06 11:45

    這問題就像地球自轉不把我們人類甩出去一樣[呲牙笑]

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