為什麼飛機離開地球表面那麼久,而不用考慮地球自轉的速度,難道慣性可以一直存在嗎?

流淌的撫河


答:運動是相對的,飛機以地球表面為參考系,就算離開地面也存在慣性;比如直升飛機在空中懸浮時,也是跟著地球大氣層一起隨地球自轉的。


地球自轉週期是24小時,自轉角速度雖然很慢,但是赤道處的自轉線速度高達460m/s;慣性是物體的固有屬性,飛機無論在地面上,還是在空中飛行,慣性都是存在的。

在地面上的飛機,起飛後原來的自轉速度還存在,如果飛機跨越不同的緯度,那麼飛機原來的自轉速度,和緯度變化後對應的地球自轉速度有區別,這個差異就造成了地轉偏向力。

地轉偏向力屬於慣性力,也是航空航天中不可忽視的力,發射出去的洲際導彈也會考慮地轉偏向力的影響,也可以看成飛行器離開地球表面後,存在慣性的表現。


如果飛行器只在地面附近飛行,那麼以地面為參考系,地轉偏向力的作用很小,無論飛機向西飛行還是向東飛行,地球自轉速度基本可以忽略掉。

如果飛行器要遠離地球,比如宇宙飛船或者人造地球衛星,那麼在發射時可以利用地球的自轉速度,從而大大節省發射燃料,發射基地越靠近赤道,能利用的自轉動能越高。


比如第一宇宙速度是7.9km/s,這也是航天器的最小發射速度,如果在赤道處進行發射,那麼可以利用地球自轉線速度460m/s。

對於發射到星際空間的飛行器,還可以利用地球的公轉速度30km/s,飛行器只要朝著地球公轉方向飛出,就能大大節省燃料,此時相對於地球的發射速度,只要達到第三宇宙速度16.7km/s即可逃離太陽引力。


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艾伯史密斯


為什麼飛機離開地球表面那麼久,而不用考慮地球自轉的速度,難道慣性可以一直存在嗎?


你說的沒錯,慣性一直存在著。飛機不論離不離開地球,離開的久不久,飛機都是以自轉的地球為參照物,飛機的速度都是相對於地球自轉的表面線速度而言, 這跟是不是和地球接觸、是不是在大氣層無關。即使象人造地球衛星離開大氣層了,它的速度也是相對於地球自轉的表面線速度而言。這也是航天發射為什麼儘可能選擇緯度低的地方的原因,因為緯度越低的地方的自轉線速度越大,航天器可以藉助這個速度較輕易地達到第一宇宙速度,火箭可以節省很多燃料,相當於提高了運力。



位於赤道附近的庫魯航天發射場

我們知道人造衛星的第一宇宙速度又叫環繞速度,大小是7.9千米/秒,它是相對於地球重心的,不是相對於地球表面的,這時可以把地球看成一個質點。象赤道附近的線速度達到了40000/(3600x24)=0.46千米/秒,所以在赤道附近,衛星只要相對於地球表面以7.9-0.46=7.44千米/秒的速度運動就能環繞地球。同理順著地球自轉方向發射衛星要比逆著地球自轉方向發射衛星要省力。這一切都因為慣性的存在。

當然我知道題主在這裡說“慣性一直存在嗎”指的是飛機隨地球自轉的慣性趨勢還在嗎的意思。按照牛頓力學,慣性是物體本身的屬性,物體質量是慣性的唯一量度。所以只要飛機還在,它的慣性就在。

不過馬赫認為慣性離不開引力,他認為慣性不是物體的固有屬性,是宇宙中其他物質作用的結果,在非慣性系中“慣性力”不是虛擬的趨勢,而是一種引力的表現,是宇宙中其他物質對它的總作用。愛因斯坦吸取了他的精華,從慣性質量等於引力質量這個事實出發提出等效原理,創立了廣義相對論。這個等效原理是說引力場局域等同於慣性場。太空中地球、月球、太陽和其它行星等等形成的引力場很複雜,因此人造衛星的慣性場也會很複雜,人造衛星從地球發射後,在近地軌道以內主要還是受地球引力場的作用,慣性趨勢還是離開地球前受到的地球表面運動趨勢。



飛機是在遠低於近地軌道的大氣層中飛行,它的慣性更是受地球表面的運動趨勢。人造衛星離地球越遠,受地球影響越小,受月球、太陽和其它行星的影響則越來越明顯。
地月之間有一個引力平衡點,探月衛星沿著地月轉移軌道到達這個平衡點後就只考慮月球引力而不必考慮地球的影響,它的慣性只受月球引力場影響。同理那些行星際探測器的飛行情況會更復雜。由此可見科學家計算設計航天器軌道的工作是非常複雜的,考慮的因素非常多,慣性因素更在其中,計算的式子絕非簡單的幾個萬有引力公式,當然在目前牛頓力學足夠解決這些問題,隨著人類探測能力的提高,廣義相對論肯定會發揮越來越重要的作用。


物原愛牛毛1


飛機離開地面後確不用“考慮”地球自轉速度,因為飛機的慣性一直存在著,所以飛機起飛前後與地球保持相同的線速度,這與有沒有空氣沒有太大關係,因為大氣層也和飛機一樣保持著相同的線速度!

想想汽車裡的蚊子就明白了,汽車高速行駛,蚊子仍能非常平靜地在汽車裡飛來飛去,從汽車的後面飛到前面,飛機之於地球就像蚊子之於汽車一樣!當然前提是汽車窗戶是封閉的,而事實上地球大氣層也可以看做是封閉的,因為地球引力作用把大氣層牢牢“固定著”!

之所以很多人對於飛機飛行有可能是“懸停”的狀態,有些人甚至會認為如果懸停12小時就能到達地球另外一邊!

這種想法是典型的認知侷限性,把飛機同地球隔離來看,如果是這樣的話,你直接跳起來在空中停留1秒,你降落時地面可能飛行了上百米!

再舉個例子,我們應該都放過風箏,用一根線拉著風箏跑,風箏當然會跟著我們跑。而地球對飛機的引力雖然我們不能直接看見,但實際上就相當於地球和飛機之間有一根繩子,地球拉著飛機一起自轉,如此這樣飛機怎麼“懸停”呢?即使飛機飛離地面,這跟繩子(引力)也一直存在著!


宇宙探索


這個問題有些奇怪,飛機飛行並非不考慮地球自轉的速度,而是已經疊加了地球自轉速度,當然了,這是從太空視角來看的結果,如果以地表的人類的視角,因為人類與地表可以認為是相對靜止,因此地球自轉對飛機速度產生的影響是看不出的。

我們都知道地球自轉週期是24小時,也就是每24小時,地球就會轉一圈,而赤道的周長大約是4萬公里,因此赤道上的線速度能達到每秒460多米,這個速度已經超過了在標準狀況下空氣中的音速。

但如此高的速度,為何對人類的生活沒有產生嚴重影響呢?原因很簡單,因為人類也是跟著地球一起轉的。如果站在地表上觀測其他人,因為他們站立在地面不移動,所以會得出他們速度為零的結論;但如果我們在太空中觀測他們,他們的速度就地球自轉的線速度了。

因此這樣的結論同樣適用於飛在天上的飛機。

如果還是不能理解,那麼你可以這樣想:按照題目的意思,直升機只需懸停在空中24小時,不做前後飛行動作,只需等著地球自己轉,就能輕鬆環繞地球一週了。很顯然,這是不可能的。

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賽先生科普


首先,我們應該意識到,在地面時,飛機和地面的線速度是一致的,也就是說“飛機是和地球一起轉動的”。

所以飛機起飛後,根據牛頓第一定律,它並不會“突然”脫離它之前的運動狀態。它還依舊是“跟著地球一起轉動”,只不過此時它們沒有接觸罷了。

其次,題主可能會困惑,但是我在大氣中飛行,跟地面沒有接觸,為什麼還能在相當程度上“和地球一起轉動”呢?

這是因為大氣層其實並不厚,和地球的尺寸的關係大概就是雞蛋和雞蛋皮(不是雞蛋殼,是雞蛋殼與蛋白之間的那層白膜)的關係。這麼一想,大氣層其實是能夠隨地球轉動就好接受多了。

因此,平靜的大氣層可以看做和地球是一個整體。飛機起飛之前,和地面的線速度是一致的,起飛後在大氣中飛行,我們常說的飛機的速度就是其相對於地面的速度,等於其相對於大氣的速度。

當然了,現實中會有風,因此空速和地速會有不同。但這不是題主想問的關鍵,因此不展開了。


漫劇閣


飛機離開地球表面,確實慣性是一直存在的,不僅僅是飛機,無論離不離開地球,慣性都是一直存在的。

飛機的飛行是以地球為參照物的,而此時的地球是自轉的,平時所說的飛行速度,是對於地球自轉的線速度為基礎。無論離開地球還是不離開地球,目前所有的速度都是以地球為參照的。

不僅僅是飛機,圍繞地球的衛星,也同樣要考慮地球的自轉速度,衛星的慣性也同樣存在,慣性和物質本身有關係,質量越大,慣性越大,只要物質存在,無論離不離開地球,都要受慣性影響。慣性質量等於引力質量。可以說飛行中的飛機和地球的自轉是同時進行的,大氣層相對於地球本身來說其實很薄,所以說地球自轉,大氣層也就自然跟隨著地球轉動,飛機飛行是以地球為參照物的,所以飛機一直存在著慣性,也會和地球自轉同時運動。無論怎樣運動,都是以地球為參照的,運動是相對的。慣性只和物質本身的質量有關,無論物質運不運動,慣性都存在。

像飛機,衛星這樣離地運動的物質,即使離開的地球,慣性依然存在,他們的運動也是以地球為參照物,物質運動的速度也是相對地球表面自轉的線速度而言。和離不離開地球表面、離不離開大氣層沒有關係,我們研究物體的運動,速度等概念都是以地球為參照物的。我們目前所知道的,都侷限於地球,任何運動都需要參照物,而且任何物質的運動都是相對的。可以看出,無論是飛機的飛行還是杭天器的飛行,主要考慮的方面都非常的多,不僅僅是加大推力,只考慮地球引力而已,慣性、地球的自轉等方面都需要進行嚴謹的分析。

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這是個蠻有意思的問題。

首先一句話,排除掉地球自轉對飛機飛行的影響。由於飛機時刻處於地球重力場內,地球和地表物體及大氣層內的飛行器,包括大氣,都屬於同一慣性系,所以,地球自轉對飛機飛行無影響。

但因地球自轉、氣候差異,導致大氣會有流動,這種大氣運動會影響飛機飛行。

我們知道,地球自轉自西向東,導致風向自西向東,也就是西風。因為氣動影響,飛機起飛是儘量選擇逆風,但起飛結束之後,飛機到達平流層,則是順風更經濟更省時間,逆風相反。



亦羞


慣性是物體在不受外力作用,或所受外力的合力為零時(注意說的外力),物體所表現的狀態。飛機在天上飛,要受空氣阻力的作用,但這個阻力是內力而不是外力。內力是不能改變物體的運動狀態的,就跟自抓頭髮上提,你對地的壓力不會改變,更別說離開地面。為什麼飛機飛行受的空氣阻力是內力而不是外力呢?因為是地球帶著空氣、飛機一起轉動,空氣、飛機、地球是一個物體系裡的物體,就跟手和頭髮都是自己的一部分,屬於一個物體系一樣。(如果手和頭髮分屬兩人,就是外力了)。

弄清了慣性,就知道地球的自轉、公轉不會影響飛機的飛行了。也不會加快、減慢地面上,高空中任何物體的運動。


如全長極


要理解這件事情,就需要理解相對速度,飛機停在停機場,此時飛機相對於地面是靜止的,地球是轉動的,地面實際上是和地球一起運動的,我們說地面是靜止的,這只是我們取地面這個運動狀態為靜止狀態,並在地面某個點作為座標來判定運動,這是牛頓定律座標的取法牛頓定律一般只取一個座標,我們日常生活中習慣做用的是牛頓體系。相對論可以同時取多個座標,當取這個座標為靜止時,其它座標相對這個座標是運動的,如果改取其它某個座標是靜止的,原來取的那個靜止的座標變成運動的坐座了,判定某個物體是靜止的,還是運動的,取不同的座標,就有不同的判定,相對運動是指相對於某個座標的運動。現在題主是使用牛頓體系主提出的問題的,我就用牛頓體系的運動來解釋,在牛頓體系中,習慣上是取地面為靜止的,這個靜止是人為確定的,是確定這個運動為靜止,與地球自轉沒關係,由於地面是靜止的,停在停機場的飛機也是靜止的,飛機起飛和飛行時,發動機提供的能量只是改變了原來停在停機場靜止的飛機的運動狀態,由於運動狀態改變了,所以飛機飛起來了。


龍一歐


首先飛機離開地球那麼久,是飛了高空航空線。可是降落後,機場停了。就沒有慣性了。停止了,什麼慣性也沒了。而地球公轉自傳是不會停止的,一直都在轉。所以太空引力發生磁場反應一直有。慣性是地球公轉自傳的軌道,讓月亮🌙太陽☀東西運軌。你東我西,你西我東。年復一年,日復一日。都是這樣運軌。中間地球在自傳公轉,一直是這樣。白天黑夜形成了。有太陽照的時候是黑夜。沒太陽時候,有月亮星星⭐⭐。這是黑夜。相反南北東西半球。你白天我黑夜,你黑夜我白天。而且有的地方,黑的早。它明的也早。因為那裡緯度低的特殊,太陽☀升起時有第一地平線美稱。3點多就快黑了,就是落山時也黑的早。現實中的美國和我們的中國就是其中一個例子。中國白天,美國黑夜。美國白天,中國黑夜。


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