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地球在自转,直升机悬停12小时后,会到达地球的另一端吗?

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  太阳每天的东升西落,星辰在夜空中的转动,都是由地球的自转引起的。既然地球在不停自转,如果一架直升机在某地竖直起飞,并在空中悬停,经过12小时之后,它会不会到达地球的另一端呢?

  根据测量,地球绕自转轴转360°所需的时间将近24小时。地球自转的角速度并不快,每小时才转过15°,一天才能转一圈。但地球表面非常大,这使得地球的自转线速度可以非常快。

  

  纬度越低,地球的自转线速度越快。在北纬和南纬30°的地方,地球自转的线速度约为402米/秒,即1446公里/小时。在赤道上,地球的自转线速度最快,可以达到465米/秒,即每小时1674公里,每天4万公里。

  尽管地球在自转,当直升机在空中悬停时,位于其下方的地表并没有快速转动过去。不然的话,我们早就可以用这种方式实现环球飞行,但事实不并非如此。这背后的原因很简单——惯性。

  

  当地球自转时,在地球引力的作用下,也会带着地球上的所有物体一起转动。即便是矗立在地上的大树,或者看不见的空气,它们也会随着地球自转而运动。只是我们都在随着地球转动,与大树保持相对静止,所以并不会觉得大树在运动。

  地球非常大,转动十分平稳,我们无法直观感受到地球的自转,只能通过日月星辰的运动,来间接知道地球在自转。这就如同在平稳行驶的高铁上,如果没有窗外的参照物和高铁运行时发出的声音,我们也无法知道高铁在运动。

  

  当直升机起飞,并悬停在空中时,它仍然有随着地球转动的惯性,还会跟着地表一起转动。在12小时之后,直升机会随着地表一同转过半圈,直升机并不会独自飞到地球的另一端。

  还是以高铁为例,当我们乘坐高铁匀速前进时,原地起跳之后,落下来仍然在原来的地方,而不会落到车厢的尾部。因为高铁上的人有惯性随着高铁向前运动,人与高铁在水平方向上保持相对静止。

  

  除非直升机有一个与地球自转方向相反的速度,来抵消掉惯性,这样对于直升机而言,它下方的地表会不断转动过去。在12小时之后,直升机将会到达地球的另一端。但对于地面上的观测者来说,地面是静止的,而直升机以很快的速度在向前飞行。这其实变成了静止参照系选择的问题。

  地球的自转没有停歇,地球上的物体也一直有惯性。试想一下,如果没有惯性,在纬度为30°的地方,我们原地起跳,腾空1秒后落下来,地表就会转过402米,下落点和起跳点将会变得非常远。

  

  对于时速300公里的高铁,我们原地起跳腾空1秒,如果没有惯性,下落点将会距离起跳点达到83米。显然,这些现象并没有出现在现实中,竖直向上起跳之后,最终只会落到原地。

  总之,在地球自转时,直升机也会被带着一起转动。当直升机悬停时,它随着地球转动的惯性依然存在,所以它相对于地表仍然是静止的。经过12小时之后,直升机并不会到达地球的另一端。

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