音速 地球在自转:直升机空中悬停12小时后,就会出现地球另一边吗?
地球在自转,而且速度还不小,那么从理论上来看,只要直升机一直悬停着,那么它将会正在次经度对应的圆周上任何地方出现,只要等目的地到来,直接降落下去就行!但现实中却不能以这种模式环游地球。
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地球自转速度有多快?地球自转是傅科发现的,他巧妙的用傅科摆监测出了地球的自转,当然时间多久其实不用计算了,毕竟太阳东升西落的时间计个时就行,根据地球周长,大约24小时转一圈,那么就可以计算出地球自转的线速度了!
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这个速度还挺快,在赤道地区时速度高达465米/秒,空气中的音速在1个标准大气压和15℃的条件下约为340米/秒。所以地球赤道自转线速度超过了音速将近1.4倍,这个速度极为可观!自从协和客机退役后,就再也没有客机超过音速了!而且除了F22以及J20外,少有战斗机可以长时间维持音速飞行,所以这个音速仍然是高山仰止般的存在!
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当然地球上也不是处处速度那么高,两极点上速度0,速度按余弦分布,比如在南北纬度30度左右地方时将降低为402米/秒,南北纬度45度时为:328米/秒,60度时为232.5米/秒,77.5度时为100米/秒!
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所以很多朋友经常假设性的问一个问题,如果地球突然停止自转会怎么样?其实这后果还挺严重的,因为地表物体都在以每秒从465米/秒到0的速度运动中,一旦停止,赤道地区的所有物体,包括地面都会飞起来,当然这个速度还不会飞离地球!另外一个严重后果是地壳会和地幔分离,火山喷发和地震即刻发生,到那时基本上就是地球毁灭了,站在北极点上不动也逃不过这场审判!
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为什么悬停着无法到达地球另一端地球自转那么快,直升机只要飞到高处悬停,过段时间降落下去就到达目的地,这看起来非常完美!但我们必须要理解一点的是,地球上所有物质,包括大气与水等都在地球自转运动下几乎同步运动,所以从地面上起飞后悬停的直升机其实和地面相对是静止的,因为它和地面在同步自转运动!
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就像我们乘坐的高铁,速度可达300千米/小时,大约是83米/秒,一节高铁车厢大约在24.5米至27米之间(不同型号有一些差异),人跳起来大约能在空中停留0.8秒(乔丹的数据,普通人估计0.5S到顶了),假如按人跳起来后车在运动,人不运动,那么这0.8秒可以运动66米,也就是2.5节车厢!
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但是谁都没看到在高铁上跳一下之后人就跑到2节半后车厢了,肯定是稳稳的落在原地,因为和和车厢之间是相对静止的!很多朋友认为这人跳的也太短了,停个半小时,肯定会移动的,其实如果允许的话,可以在高铁车厢放飞一架无人机,然后让它悬停看看,半小时后会不会在原地,除了气流会影响它以外,它肯定是不会跑到别地去的。
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所以想要直升机在大气层中保持静止,那么首先就要让飞机从和地球运动的高速中静止下来,怎么操作呢?很简单,只要朝着地球自转方向飞,假如在赤道的话就是465米/秒,这个要求可不是一般的高,这么说吧,全世界的战斗机,能以这个速度长时间巡航的也屈指可数,超音速巡航和超音速战斗机是两回事,超音速巡航难度极高!
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直升机飞行速度大约250千米/小时,折合大约69米/秒,直升机能跟上地球自转线速度的纬度是多少呢?大概纬度在80~81度的位置,早就在北极或者南极圈内!这里,直升机自西向东飞250千米/小时,大约就是所谓的悬停!环游地球最省能源的方式很显然这种方式其实就是现代飞行器出行的方式,无论到哪里都无法悬停达到目的,而是要切切实实的飞行,那么假如要环绕地球一圈,那种方式最快而且最节省燃料呢?
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