弄一架直升机,原地起飞,就悬在半空中一动不动,等上十二个小时,地球自己转到另一边去,直接降落到目的地,这不比坐飞机省油省事?听起来简直像是白捡的旅行攻略。
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这个想法刚冒出来的时候,连你自己都觉得可能发现了物理学的巨大漏洞。
要是这么简单,航空公司早倒闭了,人人都买架直升机挂在天上,世界还不得乱套?
没错,这个脑洞虽然迷人,物理学家笑着摇了摇头,给你泼了一盆冷水。
你的直升机,就算悬停一整天,降落的时候还是待在原地,连一米都没挪动。
先得搞清楚一个基本状况:你、你的直升机、脚下的大地,还有头顶上厚厚的空气层,从一开始就不是“静止”的。
地球带着所有东西一起转,就像一个巨大的旋转木马,这叫惯性。
你站在地面上跟着地球每秒跑几百米,这才是正常状态。
当直升机升到空中,它并没有丢掉这个运动速度,反而继续带着原来的转速和方向往前冲。
换句话说,直升机从起飞那一瞬间起,就和地球保持着一模一样的自转速度。
你以为它悬停在某个固定点上空,其实它正以每秒好几百米的速度在太空中画着大圈。
只不过,因为它身边的大气层也在同步转动,大家相对速度为零,你才感觉它没动。
这就像坐在一辆匀速行驶的高铁上,原地跳起来,你不会被甩到车厢尾部,而是落回同一个位置。
地球的大气层就是那个大得没边儿的车厢。
有人可能会抬杠:那我飞高一点,飞出大气层不就行了?现实很骨感。
地球大气层厚达数千公里,普通直升机根本爬不到那个高度。
就算你换成航天飞机,真冲出了大气层,那恭喜你,确实摆脱了地球的同步转动。
你马上会发现,自己被甩出去了。
地球在底下飞快地转,你没了牵引,不会乖乖停在目的地上方,反而会高速往反方向飘走。
还有一个容易混淆的点,跟高空航线的时间差有关。
经常坐飞机的人可能注意到,从北京飞成都比从成都飞北京要快将近半个小时。
有人一拍大腿:这不就是地球自转帮忙了嘛!其实这是两码事。
真正原因是高空中有一股常年自西向东吹的西风带。
飞机从北京向西飞成都,是顺风,自然快;从成都向东回北京,是逆风,当然慢。
这个时差跟地球自转本身没有半毛钱关系。
说到这儿,你应该已经明白了:那个“直升机悬停等地球转过来”的想法,从头到尾就是一个基于错觉的美丽误会。
你、你的飞机、你周围的空气,统统埋在一个高速旋转的星球表面,谁也别想轻易脱离这个系统。
你可能会追问:那有没有办法真能利用地球自转来赶路?
理论上存在一种情况:你需要一架超音速飞行器,速度要快到能抵消你所在纬度的自转线速度。
比如赤道那儿每秒四百六十五米,你就要往西飞出相反的速度,让自己相对于地心保持绝对静止。
这时候地球在底下转,你就真能看着地面景物往后跑。
现实中的民航客机最快也就每秒两百五十米左右,差得远。
只有那些突破音障的战斗机或者冲出大气层的火箭,才勉强摸到这个门槛。
所以,下一次你坐在飞机舷窗边,不妨笑一笑那个曾经天真地以为“原地不动就能环球旅行”的自己。
地球转得再快,你也得老老实实买机票、挤座位,没有免费的旅行。
惯性定律这个老顽固,从牛顿那个年代起就没改过口风。
任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态,直到外力迫使它改变。
你想从A点挪到B点,要么靠自己动力飞过去,要么等别人拖你过去,想靠地球自转这个顺风车偷懒,门儿都没有。
这个脑洞虽然被物理定律无情地否定了,它其实挺可爱的。
它代表了一种人类与生俱来的偷懒智慧,总想看看能不能钻一钻自然的空子。
只是自然老先生脾气挺倔,不给你钻的机会。
这有什么关系?正是这些异想天开的疑问,推动着我们一点点拆解世界的真相。
结论就摆在这儿:直升机能让你垂直起降,能让你悬停看风景,它不能让你像等公交车一样等地球转过来。
地球自转的速度再快,也只属于地球自己,你还是乖乖跟着一起转比较靠谱。
主要信源:(微博——成都科协)

