如果飞机在万米高空停12小时,根据地球自转原理,12小时后会不会停在地球另一端?

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责任编辑:鲁晓倩
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如果飞机在万米高空停12小时,根据地球自转原理,12小时后会不会停在地球另一端?


由用户核先生科普提供的知识:

提问者的意思很明显:是问假设一架飞机起飞后,只在空中悬停而不前进,过12个小时后再下落,能够凭借地球自转,下落时处在地球另一端?

直接答案:如果垂直起飞后不前进,那么下落后仍然是原地。

对答案的几点解释:

问题中根本不需要如下面回答中讨论选择太阳、月亮、地球哪个作为参照物的问题,停在空中当然选择的飞机周边的大气层作为参照物最简单了,选择其他参考系会将问题复杂化。

地球自转会带动大气层一起自转,所以如果飞机相对于大气层悬停不前进,其实大气层是随着地球一起也在自转,相当于飞机也在随着地球自转,那么落下时当然就是起飞的地方。

题主配图错误,题中配图为喷气式固定翼飞机,这类飞机起飞的原理是伯努利方程,在空中是无法实现悬停的。或者说如果这类飞机相对周边大气的前进速度为零,那么大气对于飞机翅膀的浮力就为零,飞机就会掉下来。

能够实现悬停的飞机必须是直升机,民用直升机的升限为3000米左右,我国的陆军航空兵的Z-9直升机最大升限6000米,法国的SA315B“美洲驼”直升机创造的最高升限记录为12442米。

图释:上图为美洲鸵直升机
我是核先生,今天的科普就到这里了,更多科普欢迎关注我!


由用户星辰大海路上的种花家提供的知识:

如果飞机在万米高空停12小时,根据地球自转原理,12小时后会不会停在地球另一端?

这是一个非常迷惑人的问题,从理论上看完全是没有问题的,但有很多人可能忽略了一点,当你觉得一动都没有动的时候,其实你是被地球带着在高速运动的!

地球一直在自转中,23时56分4秒完成一圈,地球的半径约6370KM,那么据此可以计算出地球的赤道地区约460M/S左右的线速度在高速运动中!

因此会被你忽略的是,这每秒460M/S是飞行器本身所拥有的,即使停在机场上不动,也一样是这个速度,为什么没有感觉呢?因为地球的直径非常大,而且接近24小时才自转一周,并且周围的空气等基本都是同步的,因此我们以如此高速在运动却没有任何感觉!

但当飞行器到了空中,如果要保持某一点不动的话,就要在地球自转的反方向运动速度超过460M/S才能抵消地球自转与生俱来的速度!而这个速度则大大超出了大部分飞行器的速度!

SR71黑鸟肯定是可以实现的,因为它极速能超过3马赫!

大部分战斗机也能实现,但保持不了太久,一般也就数十分钟超音速,F22和J20应该可以长时间保持在1.5被音速左右,勉强达到这个数值!

客机中也就协和(2马赫),图-144(2.2马赫)能达到,但是连续飞行12小时似乎不太可能!

因此想要停在那个位置(绝对位置)是要耗费大量的燃料的,而让你耗费大量燃料才能保持住位置的罪魁祸首是地球,因为地球带着你在每天在绕圈圈周游世界,而你却从来都没领过地球的情!

地球每天都在这样运转着,完全免费!


由用户刁博提供的知识:

什么叫“在万米高空停12 小时”?停是相对于什么停着?如果你能做到让飞机相对于天上的太阳不动,12小时后飞机必定出现在纬线圈的另一端,24小时后必定又回到之前的位置。必须要这样。

中国古代的神话传说中就有一位人物要实现这样的壮举,他就是夸父。他做了一件惊天地泣鬼神的大事,他不要黑夜,他要一直有光明,所以他要和太阳保持相对静止。

人类生活在地球上,一般而言,所谓的静止、运动都是相对于地面。如果飞机相对于地面悬停在高空,不论多少小时,只要飞机能悬停在那里,它相对于地面就是不动的。

而夸父是要和太阳保持相对静止,他就必须在地面上奔跑,太阳向西走,他必须跟着向西跑。如果夸父有个腾云驾雾的本领,他就能够在空中驾着祥云和太阳保持相对静止。在夸父看来,此时他就是相对于太阳悬停在空中。夸父不动,地球在转,这样过24个小时,地球又会转到之前的位置。

人类现在的技术完全可以做到夸父追日。地球赤道上的点绕地球自转的线速度大约是466米每秒,如果战斗机在赤道上方以460余米每秒的速度向西飞行,12小时后必然出现在了地球的另一端。当然这里的悬停不是相对于地球不动,是位置相对于太阳不变。如果在低纬度的话,飞机的飞行速度还可以减小到客机的速度。目前,在有些加拿大和俄罗斯之间的客机上就能体验夸父追日的震撼。


由用户锦绣科学小镇提供的知识:

看了一眼下面的回答,越来越气愤,有的人连基本物理知识都不具备就乱说一通。有的更是在诋毁题主。一切问题都有思考的价值,一切思考都有其独特的意义,这句话在回答问题的几位身上已有体现---连这个问题都没有思考明白就大放厥词,足见这道题对以下诸位都多大的价值。

回归问题本身,产生多解的关键,在于题主的“停”字,停表示静止的一个状态。在不强调参照物的基础上,我们一般认为是以地球作为参照物描述物体运动的。以下我们分别从相对太阳静止和相对地球静止两种情况讨论。

(1)相对太阳静止:如果相对太阳静止,那么恐怕是不可行的。地球公转一周需要一年按365天计算即8784小时,12小时内地球公转角度约为0.02rad,换算为路径长度约1283435.3千米,也就是说12小时后地球与飞机之间的距离已经是1283435.3千米了...如果题主认为相距这么远无所谓,只考虑是否到地球另一面的话,那么可以看下一种情况了。

(2)相对地球静止:相对地球静止即认为是同地球一起做公转运动。这时要考虑的是地球与飞机之间有没有相对运动。很多人拿苍蝇的例子说明飞机与地球是相对静止的,认为没有相对运动,这是不正确的。我们假设飞机是直升飞机,那么飞机自地面直升起飞继承了地面的初始速度,即该点出地球自转所产生的速度,大小为V0=w*R,其中w为地球自转角速度,R为该点到地心的距离认为6400千米。等飞机到达万米高空时,轨道半径已经是6410千米,原先继承的线速度已经跟不上地球的步伐,所以直升飞机正下方的点将不再是原来起飞的点。那么在这种情况下,需要多久到达地球的另一端呢?其实就是起飞点高空一万米处与飞机运动距离差半个地球周长的时候。即t=6410π/w(6410-6400)=7704.002小时。

所以到达另一端是可以的,但不是12个小时。除非保持飞机沿着地球公转半径起飞,并静止在这条半径上。


由用户科幻船坞提供的知识:

这是一种想当然的说法,第一点就是强制飞机静止不动,这在现实中是肯定不可能的。

地球每24小时自转一周,地球赤道附近的自转速率是465m/s,折合成1674km/h,这样的速度是一般战斗机的速度了。

题主的本意是,让一架飞机静止不动(强制性),随着地球的自转,飞机不动,地面上的景物却在飞速的变化着,如果在赤道附近,竟然超过了声速。这样的想法只能在脑海里完成,现实中,无论如何也办不到的。

平常的情况下,我们在乘坐热气球的时候,也没见到地面在飞速的旋转着呀,题主忽视了一个问题就是,无论是地球上的人或植物,还是大气层,都是地球的一部分,运动都是同步的,是一个整体,保持着相对静止。

虽然,题主的意思办不到,但是下面这样的情形却可以办到。

如果一架战斗机不用加油,或者一直采用空中加油的方式,追着太阳进行飞的话,是可以一直停留在白天的情况下的。


由用户章彦博提供的知识:

我们可能会觉得「停住」是一个简单的概念——停住就是不动,这有什么难以理解的呢?

但这种模糊的、直觉的认识,就会让人们产生一些似是而非的理论,比如题主的理论——如果飞机在万米高空停12小时,根据地球自转原理,12小时后会不会停在地球另一端?

你在汽车上不动时,你与其它乘客之间没有运动。可是地上站的人看你可不是这样——你正在飞快的运动。所以,但凡提到运动,都需要考虑「参考系」。

所谓参考系,就如上面所说的汽车。你以汽车为参考系,那车里的人都不在运动。但你若以地面为参考系,车里的人又回飞速的运动。

那题主说的「飞机在万米高空停12小时」,这里的「停」是相对于什么的呢?换句话说,它的参考系是什么呢?

参考系的选取至关重要。

若将参考系选为飞机下的地面,那十二小时后,飞机相对地面的位置不会有任何变化,不会飞到地球的另一端。

若将参考系选为地心,那确实,飞机会在十二小时后到达地球的另一端。

但若将参考系选为太阳,那十二小时后,飞机就已经进入太空了。

总而言之,谈及运动的时候,一定要注意参考系的选取。


由用户三思逍遥提供的知识:

把飞机停12小时改成一个热气球或直升机的悬停,这题更不容易有歧义。但简单地说不会,原因则是因为惯性定律。

地球上的物体本都带有地球自转的惯性,否则在无风环境下,往天上升的氢气球,岂不转眼间就不见了,不可能近乎垂直的上升,它将迅速地被地球的自转抛到身后去。而这必将诱发惨案,因为地球自转的速度非常快,在赤道上有每小时1670公里呢,这事儿可不能开玩笑。

说到地球自转,要怎么才能简单的证明,地球真的在自转呢?

有个简单实验,“落体偏东”现象,就可以证明地球真的在自转。


落体偏东现象可证明地球在自转。

西方世界许多科学家早就猜想到了地球一定在自转,但因为教会思想的压制,这种思想被禁止传播,其中最出名的大概就是对伽利略的审判。

图示:1633年伽利略被宗教法庭宣判有罪并处终身软禁,裁决他所宣扬的一切都是异端邪说,其中就包括地球在自转和公转。


但这事儿终究遮掩不住,地球自转的证据其实很多。不同的物理学家提出了不同的证明地球在自转的方法,其中提出万有引力定律的牛顿提到了一种看似简单的证明地球在自转的方法,那就是自由落体法。为什么可以用自由落体法检验地球是否在自转呢,因为在角速度相当的情况下,高处的物体围绕地球自转的线速度更快


想像一个旋转的圆盘,盘上的每一个点都在一分钟之内围绕圆心转了一圈,所以盘上每个点的角速度都相同,即每分钟转了360度角。但盘上离圆心远近距离不同的点,走过的圆周长则是不同的,而圆周长=2*Pi*半径,但所用时间都是一分钟。圆心的线速度为零,随着点越来越远离圆心,其线速度则越来越大


在地球上也同样如此,只是把二维的圆转变为三维的球,把地球想像成许多许多圆堆积成的一个球即可。很容易得到结论,赤道上的线速度最大,因为赤道切出来的圆最大,赤道上的点离圆心最远。随着维度变大或变小,圆也越来越小,于是线速度也越来越小,到两极的极点,理论上这只是一个点,所以它的线速度为零。

排除极点这种特殊区域,在地球上大多数地方,当一个物体从高处自由下落时,假如不考虑或者可以排除空气阻力影响,那么重物的落地点都将偏离高点和地心的连线点(铅锤线),而是会往东偏斜一些,这被称为落点偏东现象。所偏离的距离完全可以通过线速度差计算出来。

图示:落体偏东是因为高点A处的线速度Va > 低点B处的线速度Vb,B点则是铅垂线指向地心的与地面的交点。即AB地心,三点一线。


当A处的物体自由下落时,它将保持在高点A处所得到的线速度继续围绕圆心运动,由于这个速度大于地面B处的线速度,所以当物体落到地面时,自然不会恰好落到B处,而会落到更偏东一点的位置,这是围绕地心旋转的速度有差别带来的结果,和地球自转的方向保持一致,从西向东转。


但要做这个实验,首先东西要足够重,可以忽略空气摩擦对线速度的影响。其次AB两点线速度差别越大,实验结果越容易验证。所以在赤道上做这个实验是最佳选择。经过计算,在赤道上做落体偏东实验,只需从35米高的地方下落到地面,物体就会向东偏离11.5毫米呢。


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由用户艾伯史密斯提供的知识:

答:这就是一个相对速度的问题,你要是能保证飞机相对于地轴没有相对位移(在太阳参考系中),那么12小时后你就会到达地球另外一端,但是付出的代价远比你正常飞到地球另外一端高很多。


飞机从一座城市飞到另外一座城市,我们选取的参考系一般是地面,此时飞机的飞行速度指的是相对于地面的速度。然而我们知道,地球存在自转,自转周期是24小时。



从空间上看,我们把飞机停在空中,然后地球旋转飞机不跟着旋转,那么12小时后,飞机当然处于地球的另外一端,这点是毋庸置疑的。


但是,我们要把飞机停留在空中是很困难的,因为地球大气本身跟着地球自转,我们把飞机停在空中,那么大气层相对于飞机就有相对运动,此时飞机既要克服空气阻力,还要克服地球的引力。



最终结果是,飞机需要消耗巨大的能量来维持悬停状态,与飞机正常飞到地球另外一端相比,是不值得的。


我们拿数据说话:赤道处接近地面的直升机,需要以464m/s(1670km/h)的速度自东向西飞行,才能保持和地轴相对静止的状态“相对于地球悬停”,在实际当中是根本不可行的。




好啦!我的答案就到这里,喜欢我们答案的读者朋友,记得点击关注我们——艾伯史密斯!


由用户狐说财经提供的知识:

我猜题主的意思是飞机停止飞行就像直升机那样悬浮在空中是不是这样?实际上飞机向前飞只是加速运动,加速也就是为了摆脱与地球的同步自转,只有摆脱与地球同步才可以实现到达自己想到的另一目的地。如果停止别说12小时就算是停一个月,一年飞机也不可能出现在地球的另一端。

飞机并不能因为停留在空中不动没碰着地面就可以摆脱与地球的同步自转让地球自个儿转,地球转飞机一样还是会跟着转。地球上所有的东西都不可能因为自己不动而实现时空穿越。除非你可以做到让自己相对于太阳静止才有可能实现穿越的目的。


由用户赛先生科普提供的知识:

我们都知道运动是相对的,那么题目中的“停”就要明确一下是相对于谁停止。

如果是相对于地面静止,都原地不动了,怎么会达到地球另一端呢?

很显然,这里的“停”是相对于地球的自转轴

(注意一下,有人认为是相对太阳静止,但严格来说:虽然地球公转一圈要花一年的时间,貌似12个小时很短,但实际上地球相对太阳的速度是30公里每秒,那样的话,飞机很快就会远离地球进入太空了)

那么这架在万米高空的飞机该如何保持与太阳的相对静止呢?

很简单,它必须开着发动机,飞机速度同地球自转方向相反,数值比地球自转速度略快,这样它就能“停”下来,保持12个小时后,自然就到了地球另一端。

但。。。这样还有什么意义呢?要知道地球的自转速度在赤道附近是每秒460米左右,因此这架飞机需要连续12小时,保持超音速状态。

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由用户科学探秘频道提供的知识:

肯定不会,飞机在没起飞前,就具有和地球一样的自转角速度(相对于太阳),故而飞机相对于地球完全静止,相对于太阳和地球同速在做自转运动。等飞机飞上天空,飞机的速度(相对太阳)就会比地球自转的速度快点,根本没有办法相对地球停下来。因为一旦相对地球静止,那么就意味着飞机机翼的上下部空气停止流动,飞机将失去升力,做一个自由落体运动而坠毁。



这道题目就是弄混了各个参考系,地球自转是相对于太阳,让太阳做参考系。一般我们说的飞机速度是相对于地球,让地球作为参考系。而题目前段是以地球为参考系,后半段友以太阳为参考系,完全是混乱的。



如果统一起来,全部以地球为参考系,那么就不存在地球自转一说,飞机当然也无法停下来。



如果统一起来全部以太阳为参考系,那么让飞机相对于太阳静止(停下来),而不是相对于地球停下来,那么可以做到飞机万米高空停12个小时候出现在地球另一端。但这个时候,飞机相对于太阳静止,就相当于飞机以和地球一样的自转角速度逆着地球飞,这完全不是题目中的停止。

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