如果地球在旋转,为什么我感觉不到?

替朋友问……

恭喜你:你现在每小时都在以大约1000英里的速度旋转,而且毫不费力!地球必须以这个速度转动才能完成每天的自转。那么为什么你感觉不到呢?当你坐在旋转木马上转圈时,你的肚子会天翻地覆,而那比每小时1000英里慢得多。

你之所以感觉不到自己在地球上旋转,原因和你坐在火车上感觉不到自己在移动是一样的。这是因为地球和火车在物理学家看来都属于“参考系”。参考系有点像视角。站在火车上的人有一个视角——一个参考系,而站在站台上的另一个人有另一个视角。

如果你站在站台上,你会清楚地看到地面是静止的,而火车飞驰而过。但从里面看,你会觉得是*你*静止不动,而世界在你身边移动。从任何一个参考系来看,你都觉得是自己在原地不动。在火车上,世界在移动。站在站台上,火车在移动。

地球和太空也是如此,只是规模更大。从地球的参考系来看,我们无法得知自己在旋转。但如果我们从太空的参考系来看地球,我们就能立即看到它的旋转。

就像火车上的乘客一样,我们没有任何线索——比如风拂过我们的头发——来让我们意识到我们前进的速度有多快。火车内的空气(以及环绕我们星球的大气层)以与我们相同的速度移动。

火车和地球之间有一个重要的区别。当火车减速或加速时,我们可以感觉到由此产生的力作用在我们身上。这是因为一项基本的物理定律:力 = 质量 * 加速度。你的身体就是质量,当加速度为零时——当火车以恒定速度行驶时——你的身体就没有受到力的作用。你感觉不到它。但当火车通过加速或减速改变速度时,就会产生一个力(如果你站着,它甚至可能把你撞倒)。

由于大多数火车不会在从不改变速度的情况下飞驰,我们实际上可以经常意识到自己在运动。地球从不减速或加速。但如果它真的减速或加速了,哦,我们会感觉到的!而且感觉会和你在减速的火车上一样。

幸运的是,我们的星球不会像那样突然减速或加速,这意味着我们永远不会有那种告诉我们自己在运动的感觉。

但这并不意味着我们无法从地面观察地球的自转。太阳和月亮从东方升起,从西方落下,这都是因为我们的旋转方向。如果你架设一台摄像机对着夜空,你也会看到星星在移动。从我们的参考系来看,这些天体似乎在从我们身边滑过。请记住:这只是我们看到的方式。从太阳的角度来看,我们都在绕圈旋转。

 

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Sara Chodosh

撰稿人

Sara Chodosh 在《Popular Science》杂志工作了 5 年多,她从编辑助理一路晋升为科学副编辑。在此期间,她逐渐接管了已停刊的杂志的“图表”板块。她对图表的喜爱最终促使她成为《纽约时报》的图形编辑。


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