Tại sao chúng ta không cảm thấy Trái đất quay bên dưới chúng ta?

Tôi không chắc chắn tất cả các chi tiết trong thử nghiệm nhưng về cơ bản nó đã diễn ra như sau. Ai đó đã đánh dấu vị trí cất cánh của họ trong khinh khí cầu và bay thẳng lên không trung. Họ bị đình chỉ một thời gian trước khi đi thẳng xuống. Rõ ràng kết quả là chúng đã không trôi đi từ điểm cất cánh ban đầu bên dưới chúng. Có thể tôi đã hiểu sai tất cả, nhưng tôi chắc chắn rằng nó gần.

Nhưng nếu trong thí nghiệm đó, Trái đất không có ảnh hưởng gì đến điểm hạ cánh, tại sao vòng quay của Trái đất lại cần phải được thực hiện để thực hiện phát bắn bằng súng trường tầm xa chẳng hạn? Bây giờ tôi biết đó không phải là so sánh tốt nhất và có nhiều yếu tố khác nhau trong cả hai kịch bản. Chẳng hạn như, viên đạn đang di chuyển và trong thí nghiệm, khinh khí cầu không phải là tên lửa, nhưng tôi chỉ muốn nghe những lý thuyết và ý kiến ​​khác nhau về lý do tại sao nó lại như vậy.

Tái bút: Tôi biết một câu trả lời phổ biến sẽ là Trái đất quá lớn để chúng ta cảm nhận được sự quay tròn của nó, nhưng tôi đang suy nghĩ sâu hơn thế!

Có hai điều khác nhau đang diễn ra và chúng không quá liên quan (từ những gì tôi có thể thấy). Đối với tình huống khinh khí cầu, bạn sẽ nghĩ rằng nếu bạn lơ lửng phía trên nơi bạn ở trong 6 giờ, Trái đất có thể quay tròn dưới bạn, và bạn sẽ đáp xuống một nơi hoàn toàn khác. Thật không may, vì khinh khí cầu đã ở trên Trái đất để bắt đầu, nó đã di chuyển cùng Trái đất. Có rất nhiều khung tham chiếu đang chơi, mặc dù chúng tôi cảm thấy như đang đứng yên. Mọi người trên Trái đất đang đứng yên trên bề mặt. Tuy nhiên, bề mặt đang quay quanh trục Trái đất. Trục của Trái đất (và chính Trái đất) quay quanh Mặt trời. Mặt trời đi xung quanh thiên hà của chúng ta và thiên hà của chúng ta đang du hành qua không gian liên thiên hà.

Vậy làm thế nào điều này liên quan đến tình hình khinh khí cầu? Chà vì quả bóng bay trên bề mặt, nó đã chuyển động cùng với bề mặt Trái đất. Hãy nhớ lại cách tôi nói rằng bề mặt Trái đất quay quanh trục Trái đất? Chà, vì khinh khí cầu đã ở trên bề mặt để bắt đầu, nó cũng sẽ xoay theo trục Trái đất, giống như bề mặt! Điều gì nếu chúng ta muốn đạt được hiệu ứng di chuột đó? Tôi đã nói trước đó rằng Trái đất quay quanh Mặt trời. Để đạt được hiệu ứng bay lượn đó, chúng ta sẽ cần khinh khí cầu của chúng ta quay quanh Mặt trời mà không cầnxoay quanh Trái đất. Bạn không thể làm điều này với khinh khí cầu, vì bầu khí quyển cũng di chuyển cùng Trái đất và khinh khí cầu không thể bay vào vũ trụ. Để đạt được hiệu ứng di chuột đó, chúng ta sẽ cần một số loại tàu vũ trụ với nhiều nhiên liệu. Nếu tôi có một tàu vũ trụ bay lơ lửng không quay quanh Trái đất (điều này, một lần nữa, sẽ tốn rất nhiều nhiên liệu), vâng, tôi có thể bay lơ lửng ở cùng một điểm và khiến Trái đất quay theo tôi.

Bây giờ, có lẽ bạn đang tự hỏi làm thế nào tôi có thể đạt được điều này với một tàu vũ trụ ban đầu ở trên bề mặt Trái đất. Sẽ không có nhiều điểm trong hiệu ứng bay lơ lửng này vì bạn cũng có thể bay đến đích (như tên lửa Big Falcon lý thuyết), nhưng nếu bạn muốn làm điều đó, bạn sẽ cần phải vượt lên trên bầu khí quyển của Trái đất, hãy sử dụng tên lửa đẩy đi ngược lại vòng quay của Trái đất (để hủy bỏ vận tốc của bạn), di chuột một lúc, sau đó sử dụng tên lửa đẩy của bạn để đi cùng với vòng quay của Trái đất (để quay trở lại vận tốc quay) và đáp xuống Trái đất. Tất nhiên, bạn có thể bỏ qua phần 2 bằng cách sử dụng các tấm chắn nhiệt và đâm vào bầu khí quyển Trái đất như mọi tàu vũ trụ khác mà chúng ta có, và sẽ không có tên lửa nào làm được điều này vì nó thực tế hơn nhiều khi quay quanh Trái đất (bay lượn tốn nhiên liệu,

Ok, còn tình huống bắn tỉa thì sao? Trái đất quay trên trục của nó. Vì một ngày dài 24 giờ, một vị trí ở xích đạo đi xung quanh một lần trong cùng thời gian để một người ở Bắc Cực đi xung quanh một lần. Tuy nhiên, bạn càng ở xa về phía bắc hoặc phía nam từ xích đạo, thì một phần của Trái đất phải quay chậm hơn để hoàn thành 1 vòng quay trong 24 giờ. Hãy suy nghĩ về việc quay một quả bóng. Đường xích đạo của quả bóng roi xung quanh, nhưng đỉnh và đáy di chuyển chậm hơn nhiều. Nó là điều tương tự. Hãy nói rằng xạ thủ của tôi đang ở xích đạo. Khi xạ thủ bắn về phía đông hoặc phía tây, họ không cần phải điều chỉnh cho vòng quay của Trái đất bởi vì ở mọi nơi dọc theo vĩ độ đó, Trái đất đang quay với cùng một tốc độ. Tuy nhiên, nếu bắn tỉa bắn về phía bắc, viên đạn sẽ đi về phía đông. Cái đó' s bởi vì khi viên đạn được bắn ở vĩ độ gần xích đạo (bắn từ phía nam), vị trí đó của Trái đất đang di chuyển nhanh hơn vị trí của Trái đất mà mục tiêu đang đứng. Giống như nói rằng vị trí tôi đang đứng quay với tốc độ ... 1000 dặm / giờ, nhưng vị trí của mục tiêu của tôi quay với tốc độ ... 995 dặm / giờ. Vì viên đạn của tôi đến từ phần 1000 dặm / giờ, rõ ràng nó sẽ ra khỏi nòng súng ở tốc độ cao vì súng, nhưng nó cũng sẽ quay quanh trục Trái đất với tốc độ 1000 dặm / giờ. Tuy nhiên, một khi viên đạn của tôi bắt đầu tiếp cận vĩ độ mục tiêu của tôi, vì Trái đất quay chậm hơn, nó sẽ xuất hiện lệch theo hướng quay (nằm ở phía đông hoặc bên phải). Tại sao? Chà vì tốc độ của mục tiêu của tôi là 995 dặm / giờ từ vòng quay, bạn thực hiện 1000 - 995 = 5. Điều đó có nghĩa là viên đạn của tôi sẽ có vận tốc ròng 5 dặm / giờ bên phải so với mục tiêu của tôi. Điều đó có nghĩa là viên đạn của tôi sẽ bỏ lỡ nếu mục tiêu đủ xa. Nếu bạn bắn từ xích đạo về phía nam, viên đạn cũng sẽ đi về hướng đông, do đó, nó sẽ lệch sang trái. Đó là hiệu ứng tương tự, nhưng "lộn ngược". Hiệu ứng này được gọi là hiệu ứng Coriolis và đó là thứ mang lại sức mạnh cho cơn bão.

Cuối cùng, bạn hỏi "tại sao chúng ta không cảm thấy Trái đất quay bên dưới chúng ta?" Điều này là do chúng ta đang di chuyển với Trái đất. Khi bạn đang ở trên một chuyến tàu đang chạy với tốc độ không đổi 50 dặm / giờ, bạn không cảm thấy nó di chuyển (bạn có thể cảm thấy một số va chạm do đường ray gập ghềnh). Chỉ đến khi bạn tăng tốc hoặc giảm tốc, bạn mới cảm thấy mọi thứ chuyển động. Khi bạn ở trên tàu, tốc độ của bạn là không đổi, vì vậy bạn không cảm thấy gì. Điều này cũng tương tự đối với Trái đất, ngoại trừ bạn đang quay quanh trục Trái đất với tốc độ không đổi 1000 dặm / giờ. Không có gì thay đổi, ngoại trừ tốc độ nhanh hơn.

Tôi có lẽ đã giải thích điều này khủng khiếp vì vậy hãy hỏi bất cứ điều gì.

Thật khó để cảm nhận sự quay vòng của Trái đất, nhưng chỉ vì chúng ta không nhạy cảm lắm với những thay đổi từ từ và "lực lượng" rất yếu. Tuy nhiên, có những vật thể hàng ngày có thể cho chúng ta thấy sự quay của Trái đất. Bong bóng có thể là một lựa chọn tồi vì ngay cả một cơn gió nhẹ theo thời gian cũng sẽ chi phối vấn đề. (cũng thấy ]

Một con lắc

Một đối tượng là một con lắc Foucault .

Nguồn

Một con quay hồi chuyển

Một cái khác là một máy ảnh (đắt tiền) với tính năng ổn định hình ảnh quán tính. Một số máy ảnh có chip con quay hồi chuyển nhỏ cảm nhận được các góc quay rất nhỏ của thân máy và bù lại khi xử lý hình ảnh.

Nguồn

Xem các câu hỏi sau đây và câu trả lời của họ để biết thêm về điều này.

• Máy ảnh ổn định con quay hồi chuyển - bị giới hạn bởi vòng quay của trái đất?
• Tại sao Ổn định hình ảnh có Giới hạn?

Đó là ba câu hỏi trong một.

Tại sao chúng ta không cảm thấy trái đất quay bên dưới chúng ta?

Nếu bạn hỏi người ta cảm thấy gì khi đứng yên trên bề mặt Trái đất, thì đó là vì

• Ma sát tĩnh và lực bình thường là các lực hạn chế,
• Sự khác biệt giữa những gì bạn sẽ cảm thấy trên một hành tinh không quay vòng có cùng khối lượng và kích thước của Trái đất và Trái đất quay của chúng ta rất nhỏ, và
• Bạn chưa bao giờ trải nghiệm bất cứ điều gì ngoài việc đứng trên Trái đất đang quay của chúng ta.

Các lực hạn chế đảm nhận bất kỳ giá trị nào là cần thiết để đáp ứng các ràng buộc nếu làm như vậy không vi phạm một số điều kiện khác. Ví dụ, lực bình thường đẩy bình thường lên bề mặt để giữ cho vật bị ràng buộc trên bề mặt (ràng buộc). "Điều kiện khác" trong trường hợp của lực bình thường là lực bình thường chỉ có thể được hướng ra ngoài. Ma sát phát huy tác dụng nếu bề mặt mà một người đang đứng không bằng cấp. Một điều kiện khác trong trường hợp ma sát tĩnh là nó không thể vượt quá hệ số ma sát tĩnh so với lực bình thường.

Vậy, những giá trị nào mà các lực lượng này cần phải đảm nhận để giữ cho bạn đứng yên trên bề mặt Trái Đất? Từ góc nhìn của một khung quán tính, một vật thể nằm trên bề mặt Trái đất đang trải qua quá trình quay đồng đều về trục của Trái đất. Điều này có nghĩa là lực ròng trên vật thể phải hướng vào trong, hướng về trục quay của Trái đất (lưu ý rõ: không hướng về tâm Trái đất, ngoại trừ tại đường xích đạo) và có cường độ , trong đó là khối lượng của vật thể, là khoảng cách đến trục quay và là tốc độ quay tròn của trái đất. Các lực khác tác dụng lên vật thể là trọng lực và độ nổi, rất nhỏ. Bỏ qua sức nổi, chúng ta phải có$F_{\text{net}}= m r \Omega^2$$m$$r$$\Omega$$\vec F_\text{surface} + \vec F_\text{gravity} = \vec F_\text{net}$ . Lực ròng lớn nhất ở xích đạo, nơi nó rất nhỏ so với trọng lực, khoảng 0,3% lực hấp dẫn. Nói cách khác, lực hướng lên được tác động bởi bề mặt Trái đất và lực hướng xuống do Trái đất tạo ra khi toàn bộ gần như bằng nhau.

Kết quả tương tự phát sinh nếu người ta nhìn mọi thứ từ góc nhìn của khung quay. Từ quan điểm này, lực ròng rõ ràng là bằng không. Khung quay liên quan đến các lực hư cấu như lực ly tâm hư cấu. Điều này có độ lớn chính xác như nhưng hướng ngược lại của lực ròng tính toán ở trên. Kết quả cuối cùng là như nhau.

Ai đó đã đánh dấu vị trí cất cánh của họ trong khinh khí cầu và bay thẳng lên không trung. Họ bị đình chỉ một thời gian trước khi đi thẳng xuống. Rõ ràng kết quả là chúng đã không trôi đi từ điểm cất cánh ban đầu bên dưới chúng. Có thể tôi đã nhận tất cả những điều đó không chính xác nhưng tôi chắc chắn rằng nó gần.

Đó là phần thứ hai của câu hỏi. Trừ khi bị trói, khinh khí cầu thường không quay trở lại vị trí mà chúng cất cánh. Khinh khí cầu đi bất cứ nơi nào gió mang chúng. Đó là lý do tại sao khinh khí cầu cần các đội rượt đuổi. Một khinh khí cầu sẽ quay trở lại điểm cất cánh của nó nếu gió không tồn tại hoặc nếu nó đảo ngược hướng trong suốt quá trình bay của khinh khí cầu. Độ nổi mà tôi bỏ qua ở trên là bất cứ điều gì nhưng không đáng kể cho một khinh khí cầu. Đây là lực bình thường không đáng kể (không tồn tại). Để một quả bóng bay đứng yên, gió cần phải không tồn tại và lực nổi phải có dạng giống như lực bình thường cần cho một vật thể ngồi yên trên bề mặt Trái đất.

Tại sao vòng quay của Trái đất lại cần phải được thực hiện để thực hiện phát bắn trong một cú bắn tầm xa từ súng trường chẳng hạn?

Bởi vì viên đạn đang di chuyển đối với bề mặt Trái đất. Lưu ý rõ: Đây chỉ là những bức ảnh tầm xa, hơn một km, trong đó cần phải tính đến vòng quay của Trái đất. Chuyển động của viên đạn đưa một lực lượng hư cấu khác vào tài khoản, hiệu ứng Coriolis. Hiệu ứng Coriolis bằng 0 đối với người đứng yên và bóng bay đứng yên.

Hiệu ứng Coriolis có hai hiệu ứng chính trên đường bay của viên đạn, độ lệch ngang và độ lệch dọc. Độ lệch ngang phụ thuộc vào vĩ độ, hiệu ứng mạnh nhất ở hai cực và bằng 0 ở xích đạo. Hiệu ứng Coriolis làm cho các vật thể chuyển động quay sang bên phải ở bán cầu bắc nhưng sang trái ở bán cầu nam. Độ lệch dọc phụ thuộc vào vĩ độ và hướng. Độ lệch dọc này mạnh nhất ở xích đạo, bằng 0 ở hai cực hoặc nếu hướng chuyển động là về phía bắc hoặc phía nam. Các độ lệch là nhỏ, ngay cả đối với một viên đạn bắn về phía mục tiêu cách đó một km. Tuy nhiên, centimet có thể quan trọng.