地球自转速度再快都不会让飞机不劳而获:
美国本土的经度是西经70度到西经170度,我国的经度范围大致处于73度到135度之间。坐地日行八万里,巡天遥看一千河,这句出自一代伟人笔下的诗词,说的就是地球的自转速度很快。地球自转一周大约需要23小时56分钟时间,而地球一周大约是40076公里,我们粗略换算出地球自转时赤道位置的平均速度超过了1600千米/小时。
当然,由于不同经纬度位置的自转速度并不是一样快,所以还需要从我国的纬度位置来计算具体的自转速度,而这个数值大约是1500千米/小时的样子。如果飞机从我国地面起飞并保持原地不动,抛开其他环境因素,那么按道理只需要十来个小时,这架飞机就能自动抵达美国本土的上空,然而事实并非如此。
现实生活中,如果从我国某个城市飞往美国,一般直飞都至少需要12-14小时左右。但是,虽然时间差距不是很大,但却并不是静止不动就可以抵达的。所以,为什么飞机离开地面之后并没有因为地球自转而向某个方向自动移动呢?
地球引力
与其说坐在树下的牛顿被苹果砸到了,不如说是从树上掉下的苹果和牛顿发生了撞击,只不过质量更小的苹果没有对牛顿的形成大的冲击力罢了,毕竟树上到树下的距离也很有限。只要是有质量属性的物体,包括离开地面的飞机,都会因为质量而其他物体发生相互作用,而这个相互吸引力的力量就被称为引力。
尽管在行星这个领域中,我们生活的地球并不算质量较大的星体,而整个太阳系99%的质量都集中在了太阳身上,但地球质量大约5.965*10^24千克的自身重量,如果将其和飞机的重量相比,那么后者明显不值一提。两个物体的质量越悬殊,那就意味着质量更小的那一方会彻底淹没在另一方的引力作用之中。
也就是说,当地球在进行高速自转的时候,地球表面之上的所有具有质量的物体,其实都会随着地球一起自转,只是飞机相对地面是静止的罢了,并不是真正意义上的原地踏步。准确来说,所有地表物体,不管在我们眼中这些事物有多庞大,包括我们人类自身,其实无一例外地都被地球的重量中心所吸引。
引力存在强弱之分
刚刚已经说了,之所以中国的飞机离开地面不能自动到美国本土,主要是因为地球引力作用,而引力这种作用力本身又广泛的存在于任何宇宙空间,却存在明显的强弱差异。比如:为什么卫星发射中心的温度总是比较低的,其实本质上就是因为地球两极位置的引力,要远比赤道位置强得多。
潮汐现象算得上是地球上特别常见的一种现象,而这种现象的本质其实就是太阳和月球引力作用的结果。大家都知道,尽管天空中的太阳和月亮在视觉上并没有太大的大小差异,但是,月球对地球的引力作用却要比太阳更大,这是因为太阳距离地球的距离相当于“地月距离”的几百倍,简单点说,那就是潮汐现象更多是月球引力作用的结果。
为什么月球会围绕地球旋转?本质上还是因为地球的质量达到了月球质量的八十多倍,当地球和月球这个系统围绕两者的公共质量重新旋转的时候,旋转的路径自然就会更像地球这边倾斜。当然,地球引力当然也是有办法克服的,主要是通过速度来战胜引力作用,比如,如果忽略空气阻力的大小,那么,人造天体只要达到每秒11.2千米的速度便能够脱离地球引力的束缚。