看到这个问题大家是不是也会这样想,既然地球是在转动的,那么我们在房间里跳起来会不会撞到墙上呢?很显然我们没有因为跳起来而撞到墙上。 地球每24小时自转一圈,这个速度有多快呢?我们可以计算一下。如果是在地球的赤道上,这个速度大约是每小时1667公里,即每秒钟463米。可以看出,地球赤道上的自转速度非常的快,它在以超音速自转,而且还是声音在空气中传播速度的1.36倍。 图示:地球的自转 我们生活在地球上,因此我们跟着地球一起高速转动。为什么我们感觉不到地球在转动,以为地球是静止的呢?这因为参照物的原因,我们以地球为参照物,就不会觉得地球在转动了。这个道理很简单。举个例子,我们一列匀速行驶的火车带着我们去旅行,我们在车厢中是感觉不到火车在向前方高速前进的。如果我们向窗外望去,就会看到外面的树木都向着火车运动相反的方向跑去。难道是树木长了腿会跑了吗?当然不是这样的,是因为我们以火车为参照物,认为火车是不动的,那么车厢外面的树木自然就动起来了。 图示:以行驶的火车为参照物,树木是运动着的 我们跟随着地球高速转动着,即使我们离开了地面到100米的高空中不动,由于惯性的原因我们还是具有和地球相同的速度的。因此不可能因为我们不接触地面了,地球就不带着我们一起转动了。这道理也很好理解。我们可以想象着自己乘坐热气球升到了空中,如果没有风的影响,热气球应该是悬停在空中不动的。这样我们在空中停留12小时会怎样呢?我们到了地球另一边了吗?很明显没有。生活常识就告诉我们这种设想是不可能成立的。 图示:乘坐热气球悬停在空中,12小时候并没有到达地球另一边 如果问题的假设成立的话,那这个世界就充满了危险。 在天空中乘坐热气球一不小心就出国了。这还好说,大不了在天空中再悬停12个小时就又回到原点了。但是如果我们在地上跳一跳的话可能就要悲剧了。假设跳起来需0.1秒钟的时间,那么地球在我们跳起来的一瞬间转过去了46米。你很可能会发现一面墙向你迎面而来。 如果假设成立的话,你还敢乱跳吗? 地球自转一次要24小时,如果我们离开地面100米不动,12小时后会不会到地球的另一边呢? 理论上来说这个结论一点毛病都没有,但实际操作起来似乎有些困难!很多朋友就会问了,跑起来很累,那就不能站着不动吗?甚至还可以躺着,不是有句话叫做"舒服不如躺着"嘛!这也不行? 还真不行,因为我们已经被地球带着跑了,无论你是愿意还是不愿意,在地球,只要不在两极就在460M/S-0这个不等的速度跟着地球自转在不停的运动,而且永不停息! 1670KM/H也就是差不多460M/S,已经远超音速了,但我们却什么感觉都没有!即使开辆汽车也早已呼呼风声了哈....为什么呢?这是因为地球表面的所有物质,包括大气层等都随着地球转动大致跟随的!当然大气流动可能会受到其他因素的影响,但没有外界的前提下,就是基本同步的!这就是我们感觉不到运动的主要原因! 这是阵风战斗机在低空飞行时的激波示意图(其实这个不是超音速激波哦,仅供参考)!即使如此高速仍然只能勉强抵消地球自转所到来的空间位置变化!而且战斗机超音速速度下并不能坚持多久,到现在为止能真正持续超音速的也就三种,SR71、F22和J20,其他的都是伪超音速,F35是到不了的! 简单的说如果在赤道地区的话,如果满足停在空中等地球转12小时这个条件的话,必须要在迟到上空在地球自转反方向以460M/S的速度飞行,才能保持在地球自转过程中的相对静止!当然有一个地方你不动也可以保持在原地,做到真正的"舒服不如躺着"!就是上文中所说的南北极极轴!北极星正下方那位置就是!当然南极不太好找! 这是真正的南极方向!心疼南半球人1分钟,找个南方还那么累! 会啊,作为一名物理老师,给大家一个科学的回答:首先肯定地回答会的,如果是真的满足不动的条件,肯定是会到地球另一边的,这是一个非常专业的物理问题,看了好多人回答,一看就是没有好好读题目没有理解题意,题目说的不动隐含条件是相对于太阳或者相对于地心不动,而不是相对于地面不动,现实生活中看不到这种情况是因为牛顿第一定律解释过一切物体总保持匀速直线运动或静止状态,现在我们地球表面的物体从一开始就是具有初速度的,地球表面物体的线速度最大处是赤道,就是地球的自转线速度,约为464米/秒,即0.46千米/秒。假如人在地球表面上空100米不动,,地球在以464米每秒的速度相对人运动,12小时下来运动的距离就是464*12*3600=20044800米也就是20044公里,科普一下:地球一圈约为四万公里。约八万里,我们地球上所有的物体每天都能绕地心转一圈,大约就是四万公里,即八万里,大家还记得毛泽东诗词《七律二首·送瘟神》有"坐地日行八万里"的句子。就是是指我们每天即使原地不动,也会绕地心运动八万里。 地球赤道半径略长、两极半径略短,极轴相当于扁球体的旋转轴。根据国际大地测量与地球物理联合会1980年公布的地球形状和大小的主要数据如下: 赤道周长:40075.7km 子午线周长:40008.08km 12小时人们绕地心转动20044公里那也就相当于转过半个地球了,也就到了地球另一边了! 只不过由于刚才已经说过了,地球上所有的物体现在都已经做匀速圆周运动了,而且只要在地球表面附近就肯定受到地球的重力作用,所以一定会做匀速圆周运动的,要想克服地球引力让物体从464米每秒的速度停下来,然后保持不动是做不到的,为什么呢,因为地球引力是没办法克服的,所以说这个想法很大胆,但是实现不了! 地球自转一次要24小时,如果我们离开地面100米不动,12小时后会不会到地球的另一边呢? 这个问题,从理论上讲,没有毛病,一点毛病也没有。一个在动,一个不动,把不动的离开动的,动的行走距离,自然就是不动的离开动的距离了。如果是圆的,离开一半时间,就有可能到圆球的另一面。如果离开全部时间,就有可能重新回到原点。 但是,在实践中却未必都行得通,都讲得通。因为,一个看似运动的东西,实际未必在动,一个看似不运动的东西,也未必不动。把一个人放在离地面100米的地方不动,而任凭地球自转,12小时后是否就到了地球的另一半。显然这是不可能的,如果可以的话,要想去美国,就把自己放在离地面100米的地方不动,一分钱不花就能到美国了,而且,美国不没有办法控制其行动。 恰恰是,看起来理论上行得通的东西,实践中并不一定行得通。因为,离开地球100米,按照万有定律,其仍然受着地球引力的影响,而不会因为脚离地面100米,就变成真空了。真正是,在100米高空的人,仍然在跟·着地球一起转,甚至一米都不会变化。坐过飞机的人都知道,同样的距离,来去的时间并不一样,或是去的时间长一点,或是回来的时间长一点。就是因为地球引力的原因,是飞机离地球距离远了,引力的作用小了,才会出现一些时间差异。为什么高铁没有这样的现象,是因为高铁就在地面上,完全在地球引力下工作。 地球自转一次要24小时,如果我们离开地面100米不动,12小时后当然不会到地球的另一边! 如上图所示,地球及其附近的重力加速度计算公式。我们可以看出,随着人类距离地球地心距离的增加,其重力加速度的确有一个减小的趋势;但是,如果我们离开地面100米不动,实际上关于重力加速度的变化也就是减小了不到1/10000。因此显然,即使我们离开地面100米不动,也仍然要随着地球的自转而继续转动。而不能实现地球长距离旅行的目的。 这一点,只要你坐过飞机就知道了,如上图所示,你从北京首都国际机场起飞,飞到纽约约翰肯尼迪国际机场。飞行时间就是如图所示圆弧长度除以飞机平均速度。而与地球自转速度毫无关系。不存在飞机脱离地面,就和地球有相对运动,从而飞行时间在去纽约时因为是自西向东,因此可以借助地球自转而减少飞行时间。而从纽约返回北京时,因为与地球自转方向相反,就需要增加飞行时间! 跟引力有个屁关系!跟惯性有个屁关系!现在的科学理论在我眼里就是一坨屎!地球的引力是向着地心方向的,难道会推着悬空的物体跟着地球转?根本不是一个方向的力好不?至于惯性则更扯蛋,惯性在地球上持续不了多少时间,会很快衰减完,按照惯性原理,悬空的物体很快就会落后。就好比你在高速行驶的火车上丢下一只活苍蝇,它能一直跟你跑?转眼就不见了好不!也别扯什么空气阻力,空气浮力,在月球上悬空也照样跟着月球转! 真正的原因应该是这样解释:是因为空间!因为悬空的物体与下面的地面 处在"同一块"空间中,这块空间始终随着地球转,那么空间中的一切就自然跟着地球一起转。其实空间也没有"块"的概念,离地心越近,空间扭曲越厉害,时间过的越快,其实就是空间的浓度越大。离地心越远,比如几百公里高的太空上,空间的浓度与地面附近空间的浓度已经相差很多了。那里空间的旋转速度比地面附近空间的旋转速度慢很多。所以那里的卫星明显跟地球不同步。由于只是悬浮于地面百米,所以差别很小,近似为同一个空间。那为什么地球同步轨道远在36000公里?那里的空间转的更慢,与地面附近的空间的转速差距更大,为什么能同步于地面飞行呢? 地球自转一次要24小时,如果我们离开地面100米不动,12小时后会不会到地球的另一边呢? 这是一个非常经典的问题,它的提出,致使「日心说」被「地心说」压制了近两千年;甚至,这个问题还关系到整个物理学的基础。 因此,宇宙君觉得,有必要来详细讲解一下。 01原始"日心说"的困境 我们都知道,早在古希腊时代,著名哲学家、数学家托勒密 就提出了「地心宇宙说」——地球是宇宙的中心,日月星辰都绕地球运行——这种观念统治了西方近两千年。 但是,很多人可能不知道,也是在古希腊,「日心说」的观念也已经出现。 阿里斯塔克斯(Aristarchus, 约公元前 310年- 约公元前230年),是人类历史上有记载的首位提倡「日心说」的天文学者,是古希腊时期、也是人类历史上有记载的最伟大的天文学家,数学家。 阿基米德 曾经指出阿里斯塔克斯「日心宇宙模型」的重点为:太阳与固定的恒星不会运动; 地球绕太阳运行; 地球的轨道为圆形; 太阳位于该圆的中心; 固定的恒星距离太阳与地球极为遥远。 这和后来的日心说基本一致。 但是,「日心说」在与「地心说」的较量中处于绝对的下风,阿里斯塔克斯的发现也被托勒密和亚里士多德的光芒所掩盖,其中最主要的原因就是因为一个问题——一个和题主所描述的这个问题类似的问题。 那就是: 如果地球飞速绕着太阳运行,为何我们人类和地球上的所有其他物体,都不会掉下去呢? 认为"人类会从高速运转的地球上掉下去 ",和认为"地球自转半周,飘在空中的人会到达地球另一边 ",其实是同一种看法。 这个问题只要没有得到解决,「日心说」就永远不能翻身。 02伽利略的大船 第一次从根本上解决这个问题的人,是我们可爱可敬的伽利略。 爱因斯坦曾这样盛赞伽利略,称其为近代科学之父: "纯粹的逻辑思维不能使我们得到有关经验世界的任何知识,所有真实的知识都是从经验开始,有归结于经验……正是由于伽利略看清了这一点,特别是因为他将此引入科学界,他成了近代物理学之父——实际上,也是整个近代科学之父。" 在伽利略著名作品,1632年出版的《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》(以下简称《对话》)一书中,他对这个问题做了详细的探讨。 《对话》以一种极为有趣 和通俗 的方式展现——书中采用对话的形式,参与对话的是支持他的两个朋友,沙格列陀 和萨尔维蒂 ,与一个亚里士多德观点支持者辛普利邱 。 对话一共分为4天,伽利略想要用这种对话形式使他的著作能拥有广大的读者,从而能有效地否定掉亚里士多德的力学和宇宙论。 关于地动的讨论,是萨尔维蒂主要来参与辩论的,他用一艘大船来做比喻,所以,这个例子又被称为「萨尔维蒂的大船」。请注意,这是人类科学史上最著名的一艘船了! 惯性的故事——萨尔维蒂的大船 宇宙君给大家总结整理了萨尔维蒂的说法:当把你和一些朋友关在一条大船甲板下的主舱里,让你们带着几只苍蝇、蝴蝶和其他小飞虫,舱内放一只大水碗,其中有几条鱼;然后,挂上一个水瓶,让水一滴一滴地滴到下面的一个宽口罐子里。 注意我们研究的对象:小飞虫(苍蝇、蝴蝶等),鱼,你和你的朋友,水滴。船停着不动时,你留神观察: 小虫 都以等速向舱内各方向飞行; 鱼 向各个方向随便游动,水滴滴进下面的罐中; 你把任何东西扔给你的朋友 时,只要距离相等,向这一方向不必比另一方向用更多的力。 你双脚齐跳 ,无论向哪个方向跳过的距离都相等。 水滴 毫无疑问会滴到下方的罐子里。当你仔细地观察这些事情之后,再使船以任何速度前进,只要运动是匀速,也不忽左忽右地摆动,你将发现: 所有上述现象丝毫没有变化; 你也无法从其中任何一个现象来确定,船是在运动还是停着不动。 蝴蝶和苍蝇 继续随便地到处飞行。它们也决不会向船尾集中,并不因为它们可能长时间留在空中,脱离开了船的运动,为赶上船的运动而显出累的样子。 鱼 在水中游向水碗前部所用的力并不比游向水碗后部来得大,它们一样悠闲地游向放在水碗边缘任何地方的食饵。你把不论什么东西扔给你的同伴 时,不论他是在船头还是在船尾,只要你自己站在对面,你也并不需要用更多的力。即使船运动得相当快,在跳跃时 ,你将和以前一样,在船底板上跳过相同的距离,你跳向船尾也不会比跳向船头来得远。 虽然你跳到空中时,脚下的船底板向着你跳的相反方向移动。 水滴 将象先前一样,滴进下面的罐子,一滴也不会滴向船尾。 虽然水滴在空中时,船已行驶了许多柞。 03伽利略相对性原则 萨尔维蒂的这段论述中包含着一个物理学中非常重要的真理: 从船中发生的任何一种现象,你是无法判断船究竟是在运动还是在停着不动。 现在我们称这个原理为伽利略相对性原理: 在任何惯性系中,经典力学定律的数学形式不变,换言之,所有惯性系都是等价(平权)的。 什么是惯性系? 简单来说,就是做匀速直线运动的参考系。 地球表面虽然不是严格的惯性系(因为地球表面其实在做圆周运动,而非匀速直线运动),但是,可以勉强看做惯性系——原因是:1.地球自转的加速度非常小;2.地球很大,而我们所研究的地球上的物体相对就很小。 此时,让我们来公布问题的答案吧: 地球自转一次要24小时,如果我们离开地面100米不动,12小时后不会到达地球的另一边,而是继续漂浮在原来升起的那个位置上方。 具体解释: 物体在惯性系中的表现和在静止参考系下的表现是相同的,惯性系平权的原则让你无法通过任何物理实验和测量,分辨出参考系到底有没有动 。 所以,你永远漂浮在你原来升起的那个位置的上方,而不会12小时后到达地球的另一面。因为,如果你不这样,比如漂浮到了另个一位置,那么就相当于,你分辨出了「匀速运动的地球」和「静止的地球」的区别,这与惯性系平权的原则不符。 可能这个解释还是有点绕,那么,让我们在通俗一点: 通俗一点解释: 如果我们把地球看做惯性参考系,那么根据伽利略变换,漂浮在地面上方100米的你,相对于地面的速度依然是0,所以位移和地面相同——也就是,你和地面相对静止。所以,你永远不会离开原来升起的那个位置。 04总结 伽利略相对性原理不仅从根本上否定了地静派对地动说的非难,而且也否定了绝对空间观念(至少在惯性运动范围内)。 甚至,颠覆经典力学的狭义相对,也以「伽利略相对性原理」作为两条基本原理之一。而另个一基本原理,则是大名鼎鼎的「光速不变原理」,这个应该很多人都知道。 当然,这里再提一下: 地球表面,其实并不是真正的惯性系:所以,我们可以使用「傅科摆」,轻松证明地球在转动! 当然,这就是另个一话题了,有兴趣的话,请关注我查看其他内容吧~ 我是宇宙物理学,这就是我的回答! 题中的"不动"是相对于什么参考系呢?所以本题的答案就跟所选择的参考系有关 。下面,我就分情况讨论这个问题。 1、地面参考系 作为在地球上生活的人类,很多时候我们都默认地球作为参考系。车子、飞机的速度都是相对于地面而言。本题中,人随离开地面,但是仍然是相对于地面不动。这种情况下,人总是浮于原来位置的上方 ,所以,12小时后,仍然在原地。 实际上,这也是最有可能的情况。因为,人初始在地球上,本身随地球有一个速度。离开地面后,这个速度依然保持着。严格来说,地球表面的所有物体,包括大气都在随地球一起转动 。正是这个原因,人离开地面后,不会感觉到风在使劲吹。2、地轴参考系 接下来,我们把参考系固定在地球的自转的轴上。相对于地球的转轴,浮于空中的人相对静止。也就是说,地球在转,但是人并不跟随地球一起转。这种情况下,12小时后,地球转过了180°,而人就位于初始状态的对面去了。 我们知道,地球旋转的时候,不同的位置速度是不一样的。赤道最大,两极为零。在赤道处,线速度有465.1m/s,相当于129km/h 。就是说,如果我们在空中,以相对地面129km/h的速度飞行,此时对于地球轴线与初始状态的平面而言,我们并没有发生位移。 3、太阳参考系 如果我们把参考系放在太阳上。即,人相对于太阳是静止不动的。地球会饶着太阳旋转,12小时候,早就跑到很远的地方去了。此时,人已经离开了地球,成为太空人了。 4、总结 绝对静止的物体是不存在的,所以在讲运动的时候,一定要选择参考系。不同的参考下下,会得到完全不一样的结果。 附着在地球表面的万物都离不开地球的万有引力,它的重心(包括高楼桥梁等)都是垂直于地心的。就是离地面几万米高空的飞机也脱离不了地心吸引力,向西飞行更不会快。举例一个氢气球上天几百米,在无风力作用下停止在原点,几分钟后还是在人们头上,并非以每秒463M的速度向西移动。 地球在自转,我们升到100米的高空,12小时以后会不会到地球的另一边呢,答案是不会的,为什么会这样呢? 我们可以先考虑一下热气球,热气球靠加热空气来获得上升的浮力。 按理来说,地球自转速度特别快,赤道的自转线速度大约是465m/s,我们乘坐热气球升空之后,应该能看到地球在高速旋转呀,可是事实情况呢?现在乘坐热气球已经成为一种旅游娱乐方式,坐过热气球飞朋友们都知道,我们乘坐热气球到达空中之后,并没有感觉到地球在旋转呀!1783年11月21日下午,孟格菲兄弟在巴黎穆埃特堡进行了世界上第一次热气球载人空中飞行,飞行了25分钟,按照地球每秒钟465米的自转速度,他们降落时,应该在697.5公里之外的地方,可实际上,他们才飞过了半个巴黎,降落在了意大利广场附近。 上海到西安的飞机是两个半小时左右,西安到上海的时间也是两个半小时左右,按理来说地球自转方向自西向东,西安到上海的飞机必须得追上地球的自转,应该比上海到西安的时间长的多呀,怎么还跟上海到西安的时间差不多呢? 这或许就告诉了我们一个事实,哪怕我们处在空中,我们也在跟着地球一起旋转。 这也就解释了,为什么我们坐热气球飞到空中也看不到地球在旋转、飞机从西安飞到上海和从上海飞到西安所用的时间相同了! 所以说呀,就算我们到了100米的高空,如果自己静止不动,12小时以后,我们降落,还是会出现在原来的地方,并不会在地球的另一边。 这是为什么呢?我们明明离开地球到了空中了呀,其实不是的,地球被一层厚厚的大气层所包裹,大气层由于摩擦跟引力,也是随着地球的自转一起旋转的。 所以,哪怕我们到了空中,由于空气随着地球旋转,我们也还是跟着地球一起旋转的。 就算你在空中呆再长的时间,也不会出现在地球的另一边。 我是科学易简通,致力于通俗的语言跟您聊深奥的科学知识,欢迎留言交流!