地球要变得多小我们才能感觉到自转?在此之前它会瓦解

地球每时每刻都在旋转,而但我们却浑然不知,这是因为我们也在以相同的速度与地球一起旋转(www.fmdr.net)。

1543年,波兰天文学家哥白尼在《天体运行论》完整阐述了“日心说”理论,其中就包括地球自转的假设。

这是人类首次认为地球自身是旋转着的(即自转)。

1851年,法国物理学家傅科亲自设计了巧妙的实验来证明地球的自转,这就是历史上著名的傅科摆实验。

从此地球自转成为了人类社会中最基本的科学常识。

既然地球的确是自转着的,那么是否存在一种方法让我们感觉到这种旋转呢,就像坐旋转木马一样?

如何感知“旋转”?用眼睛还是身体?

我们想要感觉到地球的旋转,那怎样才算感觉到旋转呢?或者说如何判定旋转呢?失重的感觉算不算?

我们知道,旋转也是一种运动,要描述物体的运动,通常需要选取一个可靠的参照点,比如大地。

以旋转木马为例,我们之所以可以感觉到旋转是因为周围有很多的参照点,无论参照大地还是建筑还是观众,你都在运动。

这种旋转可以说是肉眼“看得到的”,很直观的。那我们能否用同样的方法看到地球的旋转呢?

的确可以,最明显的例子就是昼夜的交替,你可以想象一下:一个巨大的火球“炙烤”着一个翻转的水球。

昼夜交替是以太阳为参考点,我们还可以以星星为参考点,在极地用延时摄影可以拍到同心圆型的星星轨迹。

虽然这两种方法都属于“用眼睛”看到的,但我们很明显感觉到这种判断太不直观了,都不怎么有旋转的感觉。

其实,坐旋转木马时候旋转的感觉并不都是用眼睛看到的,还有身体感觉到的,你会觉得身体有点“不安分”。

这种“不安分”实际上是离心力造成的,因为人的身体是不规则的,所以身体上各个点的离心力不太一样。

离心力是惯性的一种表现,更明显的例子是,在汽车转弯时,你会感觉到身体被甩到了座位上。

相比于眼睛看到的,身体感觉到的旋转更符合我们对“旋转”的感知。我们想要的地球自转就是这种感觉。

图为:星星轨迹的轨迹

让大球变成小球?可能先要崩溃瓦解!

为了让我们足够感觉到地球的旋转,必须要将地球缩小到合适的体积,我们假设小到跟旋转木马一样大!

并且,在缩小的过程中我们假设地球的质量是不会改变的,也就是说我们实际上是在压缩地球。

压缩地球会使得地球的密度增大,但更重要的一个改变是速度。

我们知道,在空间中做平移运动的物体都遵循动量守恒定律,但当物体本身可以旋转时,它们所遵循的则是角动量守恒定律。

角动量守恒定律是自然界普遍存在的基本定律之一,通常也被用于描述天体的运动。

比如,以太阳为参考点时候,地球的角动量守恒,这也是为什么地球绕太阳公转时单位时间内与太阳的连线扫过的面积总是恒定值的原因。

不知你有没有注意过这样一个现象:芭蕾舞蹈员在旋转时,如果突然把双臂收回来紧贴在身体上,那她的整个身子会加速旋转!

这其实也是角动量守恒的表现:在理想情况下,转动的质点距离自转轴越近距,它的角速度就越大。

同理,当我们压缩地球时,地球的直径会变小,这意味着地球上各个点距离自转轴更近了,那地球的自转速度就会变大。

当地球的自转速度变大时,我们的离心力也会增大,离心力与重力方向相反,它会抵消掉一部分重力,所以这时我们的体重会减轻。

跟旋转木马一样大的地球,并且在旋转着,这听起来跟摩天轮一样刺激,甚至比它刺激千百倍!

但这是不可能实现的。

地球在缩小的过程中速度也在增大,在它缩小至旋转木马大小之前,其实万有引力已不足以抵抗离心力。

高速旋转的地球会将一切东西甩出去,其自身也会被甩到散架,也就是说,地球开始瓦解崩溃。

那时我们的确会感受到自转的威力,但那是我们第一次也是最后一次感受到。

最后

要切身感受到地球的自转还真不是一件容易的事,当然压缩地球只是我们的设想,尽管它难以实行。

但人类有着无穷的创造力,科学也在不断发展,即使是很异想天开的一件事,也都有实现的可能。

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