如果地球以第一宇宙速度自轉,地球會變成什麼樣?
這裡的"地球以第一宇宙速度自轉"可以認為是赤道線速度為第一宇宙速度。原諒我沒有把問題描述清楚,年少無知。
=================
今天上物理課奇思妙想想到了一個問題,與同學討論無果,來問問知乎里的大神們
假設赤道的自轉線速度等於第一宇宙速度
則稍有擾動,赤道上的物質就會脫離地球,也就是說,地球會從赤道損失質量
而第一宇宙速度又等於,其中是地球總質量,是地球半徑,是萬有引力常數地球損失質量,假定地球半徑仍不變,則第一宇宙速度繼續降低,從而會更容易失去質量這是一個正反饋過程這個正反饋過程直到地球表面最外層物質被全部剝離而結束(注意此過程中,地球最外面一層的物質會向赤道滑動,進而被甩出去)因此這時半徑開始減小,第一宇宙速度開始回升,這時候地球會小一圈在一些比較reasonable的假設下,正反饋過程總要結束,證明如下
假定地球最外層(地殼)的密度基本不隨半徑而變化第一宇宙速度是線速度,而描述地球自轉的應該是角速度,問題不成立。好吧,我大概知道題主的意思,就是赤道的線速度等於第一宇宙速度唄?那你幾乎感覺不到重力,一跳就飛出地球了吧。。不太會開腦洞,坐等知乎科幻小說回答。
除了樓上李剛:「第一宇宙速度是線速度,而描述地球自轉的應該是角速度」的槽之外,還有一個槽。
高速旋轉的還能是地球么
不佔流量 靜態GIF圖
假設y軸是地球自轉軸。在赤道(w=0)和極地(w=90°)上的人目前比較安全。假設你在北京(w=40°)或者南京(w=30°),又如何呢?首先,受到一個指向地心的引力G=mg=mv^2/r(v是第一宇宙速度,r地球半徑)。為什麼相等?因為引力各處相等,你想想赤道上引力等於多少。然後,它還受到一個離心力(不要在意具體細節),指向x軸正向
F=mu^2/x,但是這個u是當地的自轉線速度,顯然整個地球的自轉角速度都相等,所以線速度等於角速度乘以橫坐標x,所以u=vx/r=v cos w。力F=[mv^2/(r cos w)](cos w)^2=G cos w。
現在把F分解為切向和法向。
法向力Fn=F cos w=G(cos w)^2用於抵消引力,所以合重力=G-G(cos w)^2=G(sin w)^2。那麼切向力Ft=F sin w=(G/2)sin(w*2)。我給你一個初步的感受。在北京,重力是原來的41%,切向力是原來重力的49%(新重力的119%)。在南京,重力是原來的25%,切向力是原來重力的43%(新重力的173%)。總結:你將會不可遏制地滑向赤道。
也許你可能運氣足夠好,抓住了比如樓房,樹木等等什麼東西,並沒有一路向南。但是,切向力已經超過了重力,我記得土地的臨界角沒有超過45°的吧,所以會……帶著你,還是那句話,一路向南。注意:在祖國大地上這時候切向加速度仍然有4m/s^2以上,也就是說自由滑翔的你在10秒鐘之後就會達到40m/s(144km/h)的速度。當你撞到什麼有幸固定住,或者還沒來得及加速到你這麼快的東西的時候,你會死的很慘。
雖然我沒有考慮摩擦力,但是鑒於一般的摩擦因數都不大於1,而切向力會比重力大的越來越明顯,所以你會接著加速下去。
如果你運氣很好一路滑了下去,沒有撞死,成功到了赤道上,可是你迎來的是從南半球來的以大小相當/方向相反的高速向你撞來的東西。然後,你又死的很慘。假設你和你對面的東西摩擦力都很大,你既沒有半路磨死,也沒有被撞死,而是最終有幸停在了赤道上,那你還是活不下去。
由於東西都滑了過去,所以赤道半徑開始增加。由於角速度不變,半徑提高,所以線速度增加,離心力增加,引力減小,你會飛向太空。這下春哥也拯救不了你了。那麼,假設全世界的土地和人都被固定住呢?那你還是活不下來,因為水也會往赤道跑,你會被洪水淹沒,不知所措,最後提前XX。
那麼,假設全世界除了大氣層之外都被固定住了呢?很遺憾,你還是活不下來。中高緯度大氣被剛才的力拉到赤道上,上面的人憋死。拉到赤道的大氣因為高於地面,還是半徑增大,離心力增大,引力減小,繼續飛走,全體憋死。推薦閱讀:
※如果火星真的被人類殖民了,那會不會成為下一個「美國」,反過來統治地球?
※地球對地表的物體有垂直的吸引力,那為什麼樹還會往上長呢?求解答
※如何在地球外圍製造出土星那樣的光環?
※LISA 空間天線項目是什麼?NASA 放棄它的原因是什麼?
※在一個絕對水平且引力垂直的平面上,放上一顆無限接近圓的中子星「撞球大小」,嘗試用撞球杆擊打會出現那種結果?是否能順利擊發?