直升机悬停在空中不动,24小时之后就能绕地球一圈?

宇宙时空 2024-05-04 17:52:10

其实这种问题牵扯到物理学上的惯性和相对运动,初中物理学知识就足以解答这种问题。只不过由于我们生活在地球某个狭小的范围内,所以很容易产生错觉,从而下意识地依靠我们的直觉做出判断。

我们都知道地球一直在旋转,所以理论上如果让一架直升机悬停在空中不动,就相当于直升机在环绕地球运动,一天之后就能绕行地球一圈了。

这种想法很美好,但事实上并不是这样的。否则的话,只要把直升机升到空中,原地不动就可以做环球旅行了,哪有这好事?

问题的关键就在于:直升机如何悬停在空中不动?

如果直升机不太好理解的话,可以用汽车里的某个蚊子来类比。在一辆匀速行驶的汽车里,有一只蚊子飞起来,蚊子的状态是悬停在空中吗?

看起来蚊子好像确实悬空了,事实上由于惯性蚊子一直在跟着汽车里的空气一起不断狂奔,这种情况下,不管蚊子悬停多长时间,它相对汽车的位置也不会发生任何变化。

如果我们把汽车和蚊子不断放大,汽车就相当于地球,而蚊子就相当于直升机。直升机看似悬空了,其实在随着地球上的空气一起转动,相对地球保持静止,位置不会有变化。

用物理学术语来讲,匀速行驶的汽车和匀速转动的地球都是惯性坐标系。对于汽车来讲,地球就是绝对坐标系。对于地球来讲,太阳就是绝对坐标系。

当我们站在地面上观察汽车里的蚊子时,蚊子的状态就不是悬空。同样的道理,当我们站在太阳上观察直升机时,直升机也不是悬空静止不动。

事实上很多人对直升机的悬空静止不动应该是这样的,有一个巨大的吊车位于宇宙太空的某个地方,先不用管吊车到底该如何存在。这个吊车把直升机吊起来,地球自己在旋转,而直升机相对地心保持静止,这才是真正的悬停,只有这样直升机才能在24小时候的时间里绕地球一周。

这种状态看起来很美好,其实会给直升机带来灾难性后果。

我们都见过高速旋转的砂轮,砂轮与金属摩擦时会溅出火花,足以看出摩擦力有多大了。而用巨大吊车吊起来的直升机就相当于不断与地球这个巨大的“砂轮”摩擦,地球上面的空气会与直升机产生巨大的摩擦效果。

如果直升机位于赤道上空,直升机与空气的相对速度可以达到每秒465米,也就是时速1700公里。这个速度比地球上最猛烈的台风还要快得多,摧毁直升机简直是小儿科。

看到这里,或许你应该明白了,如何让直升机实现上面的悬空效果呢?

由于惯性作用,直升机一直以时速1700的速度随着地球一起运动。所以只有一个办法,让直升机朝着地球运动的反方向飞行,时速为1700公里,这样直升机的速度正好与地球的运动速度相抵消,从而达到悬停的效果。

这不就是我们平时所说的环球旅行吗?只不过速度太快罢了,但方式是一样的,我们平时乘坐飞机进行的环球旅行速度不会这么快。

事实上也确实如此,地球上的物体,包括空气本身,都是随着地球一起转动的,所以想要做到悬空,必须反向运动抵消地球的转动速度。

继续深究这个问题,问题的关键就在于“悬停”,相对谁“悬停”不动?也就是说必须有一个参照物才行。

所谓的悬停不动,就是静止,无论是静止还是运动,必须有一个参照物才有意义。所以问题就演变为:直升机到底想相对谁静止不动?

相对地球静止不动?直升机一直在这样做,我们看到直升机升到半空中所谓的“悬空”其实也是相对地球静止不动。

相对太阳静止不动?这种情况就相当于刚才所说的情况,用一个巨大的吊车把直升机吊起来,而这台吊车就在太阳上。

相对太阳静止不动?那么我们就需要把这台巨大的吊车放在银河系中心,此时直升机相对地球的速度就是每秒220公里,因为地球围绕银河系的速度就是每秒220公里。

所以,直升机到底想如何悬空不动?总不能说“我就是不动”吧?那就是耍无赖了!宇宙里没有“绝对静止”的东西。

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评论列表
  • 2024-05-06 11:45

    这问题就像地球自转不把我们人类甩出去一样[呲牙笑]

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