如使一架飛機在空中保持與太陽周日視運動方位相對靜止12小時,請問它12小時後是否降落在起飛點的對躓點?
求大神解答
——原題目已修改,下面為原題目。
如使一架飛機在空中保持與太陽的相對靜止12小時,請問它12小時後降落的地方是否在地球的另一端?
地日距離按照1.5x10^8km算,12小時里地球繞太陽走過的距離約為(0.5/365)*2pi*1.5x10^8km=1.3x10^6km,地球直徑是1.2X10^4km。
也就是說如果飛機相對太陽12小時不動,地球已經跑出幾十個地球直徑的距離了。
題主真的是腦洞大開啊。雖說可以理解題主的意思,但還是有三個地方需要題主注意:
1、地球除了自轉之外是有公轉的。如果飛機僅僅相對於太陽靜止不動,就會離地球越來越遠,直到脫離地球的有效引力範圍,不是太空梭的話恐怕沒有機會再降落了。
2、太陽也是有自轉的。不把太陽視作質點的話,地球也會隨著太陽走。而太陽的自轉速度遠大於地球相對於其的公轉速度。所以不用等地球跑,恐怕飛機會先以很快的速度脫離地球跟著太陽跑了。
3、地球是有引力的。也就是說,在不提供動能的狀態下,普通意義上的「空中停機」僅僅是相對於地球上的某個點不動,而不是相對於太陽。如果想要維繫與太陽的相對靜止,首先需要突破地球的引力場,這恐怕需要以強大的推力向反方向噴射,這以人類的技術就更加匪夷所思了。
所以,題主的問題應該改成,在不考慮地球引力的情況下並將太陽視作質點,如使一架飛機在空中保持與地球軸心相對靜止12小時,請問它12小時後降落的地方是否在地球的另一端?
答案仍然不會是肯定的。
為啥?沒有引力讓飛機跟著太陽亂飛,你確定它的飛行軌跡不會撞在地球上?題主的意思應該是應該是飛機飛行速度和地球自轉速度相等,方向和地球自轉方向相反(與緯線平行),這樣從飛機上看,太陽總是在天空相同的位置。畢竟飛機是不能離開地球大氣層的。
另外假設題主所說的地球的另一端是指對躓點(對躓點_百度百科)。
按照這樣的理解,12小時以後確實飛機會來到地球的另一邊。這並不是地理上的對躓點,而是飛機所在緯線圓上的對稱點。緯線圓的大小差別很大,從兩極到赤道。如果在南極附近,飛機只飛了很短的距離。
上圖中的情況遠遠達不到題主想要的降落到地球的另一端。
所以要想達到問題中的要求,飛機必須從赤道上起飛,然後12小時後降落到赤道上。那麼問題又來了,我們必須保證起飛和降落的地點都是陸地。水上飛機應該沒有足夠的速度可以在12小時內繞地球半圈。地球上海洋面積遠遠大於陸地,要找到兩個都在陸地上的對躓點並不容易。看看google earth就知道在赤道上不存在這樣兩個點。實際上,在整個地球上,這樣的對躓點都不存在。
所以,對於這個問題的答案是:不可能(除非把掉進大海也定義為降落)。
1. 如果相對太陽靜止,那麼考慮地球公轉,結論已經有人給出
地日距離按照1.5x10^8km算,12小時里地球繞太陽走過的距離約為
(0.5/365)*2pi*1.5x10^8km=1.3x10^6km,地球直徑是1.2X10^4km。也就是說如果飛機相對太陽12小時不動,地球已經跑出幾十個地球直徑的距離了。
直接的數據是,大約以30km/s的速度遠離地球,因為這是地球在軌道上運行的平均速度。
2.換一種假設:飛機始終位於地球-太陽的質心連線上,並且保持相對太陽的距離不變
但是,地球的軌道是橢圓形的,半徑約為1.5e+8 km,其中長軸和短軸的差值約為5e+6 km。一年的時間約為3.16e+7 s。因此可以計算得出,地球相對於太陽的垂直距離變動速度的平均值約為0.3km/s。考慮到實際橢圓形軌跡,這個速度(的絕對值)會從0(軌道長軸端點)到某個較大值之間變動。因此,飛機會在幾秒內撞向地面,或者快速向上飛出大氣層。一個特例是每年的1月3日和7月3日前後,此時地球位於軌道的長軸端點附近,因此到太陽的距離變動率接近0,此時飛機有可能長時間保持在大氣層內,並且經過24小時後回歸原點。地球是繞著太陽轉的,12小時已經很遠了,已經沒「地」可降落了
這個問題好複雜,說一說我對這個問題的理解,假如我在太陽上設置一束激光,足夠強,以至於能夠達到地球上,恰好照射到地球上,就是這麼巧,它是通過一架高速飛機,當飛機看到這束光線開足馬力追逐光線去了,後來發現最大馬力也只能和光線向前運動速度一致,於是跑啊跑,記住距離始終一致,達到相對靜止,跑了十二個小時,此刻地球大家都知道肯定是自轉了半圈咯,我也不知道為啥跑了半圈,但是由於公轉的原因,旋轉應該會大於180度,這個原因自己想,由於光線運動平面和地球公轉平面不一致,所以照射的緯度會增加或者減少,視具體情況而定,所以解決了兩個問題,關於對趾點的問題,因為地球無論怎樣運動,都無法完成在十多小時幾十度的變化,這個常人應該可以從四季變化可以感受到變化不會那麼明顯。所以根本不可能達到對趾點,對於修改後的問題,首先肯定緯度會變化,其次就是經度會大於180度,所以到達對面那個點也是困難的。
如有問題歡迎指正!推薦閱讀:
※學物理的都很窮酸嗎?
※既然可見光是一種電磁波,那麼是不是許多形式的發光最終都可以歸結為光源內部原子、分子電荷分布的振蕩?
※一種輕的朝下流動的粘性液體(例如蜂蜜),經常把自己變成一個線圈往下流,怎麼解釋呢?
※二戰中,單螺旋槳戰鬥機飛行時候,機身為什麼不會向螺旋槳反方向轉動?