为什么飞机离开地球表面那么久,而不用考虑地球自转的速度,难道惯性可以一直存在吗?

流淌的抚河


答:运动是相对的,飞机以地球表面为参考系,就算离开地面也存在惯性;比如直升飞机在空中悬浮时,也是跟着地球大气层一起随地球自转的。


地球自转周期是24小时,自转角速度虽然很慢,但是赤道处的自转线速度高达460m/s;惯性是物体的固有属性,飞机无论在地面上,还是在空中飞行,惯性都是存在的。

在地面上的飞机,起飞后原来的自转速度还存在,如果飞机跨越不同的纬度,那么飞机原来的自转速度,和纬度变化后对应的地球自转速度有区别,这个差异就造成了地转偏向力。

地转偏向力属于惯性力,也是航空航天中不可忽视的力,发射出去的洲际导弹也会考虑地转偏向力的影响,也可以看成飞行器离开地球表面后,存在惯性的表现。


如果飞行器只在地面附近飞行,那么以地面为参考系,地转偏向力的作用很小,无论飞机向西飞行还是向东飞行,地球自转速度基本可以忽略掉。

如果飞行器要远离地球,比如宇宙飞船或者人造地球卫星,那么在发射时可以利用地球的自转速度,从而大大节省发射燃料,发射基地越靠近赤道,能利用的自转动能越高。


比如第一宇宙速度是7.9km/s,这也是航天器的最小发射速度,如果在赤道处进行发射,那么可以利用地球自转线速度460m/s。

对于发射到星际空间的飞行器,还可以利用地球的公转速度30km/s,飞行器只要朝着地球公转方向飞出,就能大大节省燃料,此时相对于地球的发射速度,只要达到第三宇宙速度16.7km/s即可逃离太阳引力。


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艾伯史密斯


为什么飞机离开地球表面那么久,而不用考虑地球自转的速度,难道惯性可以一直存在吗?


你说的没错,惯性一直存在着。飞机不论离不离开地球,离开的久不久,飞机都是以自转的地球为参照物,飞机的速度都是相对于地球自转的表面线速度而言, 这跟是不是和地球接触、是不是在大气层无关。即使象人造地球卫星离开大气层了,它的速度也是相对于地球自转的表面线速度而言。这也是航天发射为什么尽可能选择纬度低的地方的原因,因为纬度越低的地方的自转线速度越大,航天器可以借助这个速度较轻易地达到第一宇宙速度,火箭可以节省很多燃料,相当于提高了运力。



位于赤道附近的库鲁航天发射场

我们知道人造卫星的第一宇宙速度又叫环绕速度,大小是7.9千米/秒,它是相对于地球重心的,不是相对于地球表面的,这时可以把地球看成一个质点。象赤道附近的线速度达到了40000/(3600x24)=0.46千米/秒,所以在赤道附近,卫星只要相对于地球表面以7.9-0.46=7.44千米/秒的速度运动就能环绕地球。同理顺着地球自转方向发射卫星要比逆着地球自转方向发射卫星要省力。这一切都因为惯性的存在。

当然我知道题主在这里说“惯性一直存在吗”指的是飞机随地球自转的惯性趋势还在吗的意思。按照牛顿力学,惯性是物体本身的属性,物体质量是惯性的唯一量度。所以只要飞机还在,它的惯性就在。

不过马赫认为惯性离不开引力,他认为惯性不是物体的固有属性,是宇宙中其他物质作用的结果,在非惯性系中“惯性力”不是虚拟的趋势,而是一种引力的表现,是宇宙中其他物质对它的总作用。爱因斯坦吸取了他的精华,从惯性质量等于引力质量这个事实出发提出等效原理,创立了广义相对论。这个等效原理是说引力场局域等同于惯性场。太空中地球、月球、太阳和其它行星等等形成的引力场很复杂,因此人造卫星的惯性场也会很复杂,人造卫星从地球发射后,在近地轨道以内主要还是受地球引力场的作用,惯性趋势还是离开地球前受到的地球表面运动趋势。



飞机是在远低于近地轨道的大气层中飞行,它的惯性更是受地球表面的运动趋势。人造卫星离地球越远,受地球影响越小,受月球、太阳和其它行星的影响则越来越明显。
地月之间有一个引力平衡点,探月卫星沿着地月转移轨道到达这个平衡点后就只考虑月球引力而不必考虑地球的影响,它的惯性只受月球引力场影响。同理那些行星际探测器的飞行情况会更复杂。由此可见科学家计算设计航天器轨道的工作是非常复杂的,考虑的因素非常多,惯性因素更在其中,计算的式子绝非简单的几个万有引力公式,当然在目前牛顿力学足够解决这些问题,随着人类探测能力的提高,广义相对论肯定会发挥越来越重要的作用。


物原爱牛毛1


飞机离开地面后确不用“考虑”地球自转速度,因为飞机的惯性一直存在着,所以飞机起飞前后与地球保持相同的线速度,这与有没有空气没有太大关系,因为大气层也和飞机一样保持着相同的线速度!

想想汽车里的蚊子就明白了,汽车高速行驶,蚊子仍能非常平静地在汽车里飞来飞去,从汽车的后面飞到前面,飞机之于地球就像蚊子之于汽车一样!当然前提是汽车窗户是封闭的,而事实上地球大气层也可以看做是封闭的,因为地球引力作用把大气层牢牢“固定着”!

之所以很多人对于飞机飞行有可能是“悬停”的状态,有些人甚至会认为如果悬停12小时就能到达地球另外一边!

这种想法是典型的认知局限性,把飞机同地球隔离来看,如果是这样的话,你直接跳起来在空中停留1秒,你降落时地面可能飞行了上百米!

再举个例子,我们应该都放过风筝,用一根线拉着风筝跑,风筝当然会跟着我们跑。而地球对飞机的引力虽然我们不能直接看见,但实际上就相当于地球和飞机之间有一根绳子,地球拉着飞机一起自转,如此这样飞机怎么“悬停”呢?即使飞机飞离地面,这跟绳子(引力)也一直存在着!


宇宙探索


这个问题有些奇怪,飞机飞行并非不考虑地球自转的速度,而是已经叠加了地球自转速度,当然了,这是从太空视角来看的结果,如果以地表的人类的视角,因为人类与地表可以认为是相对静止,因此地球自转对飞机速度产生的影响是看不出的。

我们都知道地球自转周期是24小时,也就是每24小时,地球就会转一圈,而赤道的周长大约是4万公里,因此赤道上的线速度能达到每秒460多米,这个速度已经超过了在标准状况下空气中的音速。

但如此高的速度,为何对人类的生活没有产生严重影响呢?原因很简单,因为人类也是跟着地球一起转的。如果站在地表上观测其他人,因为他们站立在地面不移动,所以会得出他们速度为零的结论;但如果我们在太空中观测他们,他们的速度就地球自转的线速度了。

因此这样的结论同样适用于飞在天上的飞机。

如果还是不能理解,那么你可以这样想:按照题目的意思,直升机只需悬停在空中24小时,不做前后飞行动作,只需等着地球自己转,就能轻松环绕地球一周了。很显然,这是不可能的。

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赛先生科普


首先,我们应该意识到,在地面时,飞机和地面的线速度是一致的,也就是说“飞机是和地球一起转动的”。

所以飞机起飞后,根据牛顿第一定律,它并不会“突然”脱离它之前的运动状态。它还依旧是“跟着地球一起转动”,只不过此时它们没有接触罢了。

其次,题主可能会困惑,但是我在大气中飞行,跟地面没有接触,为什么还能在相当程度上“和地球一起转动”呢?

这是因为大气层其实并不厚,和地球的尺寸的关系大概就是鸡蛋和鸡蛋皮(不是鸡蛋壳,是鸡蛋壳与蛋白之间的那层白膜)的关系。这么一想,大气层其实是能够随地球转动就好接受多了。

因此,平静的大气层可以看做和地球是一个整体。飞机起飞之前,和地面的线速度是一致的,起飞后在大气中飞行,我们常说的飞机的速度就是其相对于地面的速度,等于其相对于大气的速度。

当然了,现实中会有风,因此空速和地速会有不同。但这不是题主想问的关键,因此不展开了。


漫剧阁


飞机离开地球表面,确实惯性是一直存在的,不仅仅是飞机,无论离不离开地球,惯性都是一直存在的。

飞机的飞行是以地球为参照物的,而此时的地球是自转的,平时所说的飞行速度,是对于地球自转的线速度为基础。无论离开地球还是不离开地球,目前所有的速度都是以地球为参照的。

不仅仅是飞机,围绕地球的卫星,也同样要考虑地球的自转速度,卫星的惯性也同样存在,惯性和物质本身有关系,质量越大,惯性越大,只要物质存在,无论离不离开地球,都要受惯性影响。惯性质量等于引力质量。可以说飞行中的飞机和地球的自转是同时进行的,大气层相对于地球本身来说其实很薄,所以说地球自转,大气层也就自然跟随着地球转动,飞机飞行是以地球为参照物的,所以飞机一直存在着惯性,也会和地球自转同时运动。无论怎样运动,都是以地球为参照的,运动是相对的。惯性只和物质本身的质量有关,无论物质运不运动,惯性都存在。

像飞机,卫星这样离地运动的物质,即使离开的地球,惯性依然存在,他们的运动也是以地球为参照物,物质运动的速度也是相对地球表面自转的线速度而言。和离不离开地球表面、离不离开大气层没有关系,我们研究物体的运动,速度等概念都是以地球为参照物的。我们目前所知道的,都局限于地球,任何运动都需要参照物,而且任何物质的运动都是相对的。可以看出,无论是飞机的飞行还是杭天器的飞行,主要考虑的方面都非常的多,不仅仅是加大推力,只考虑地球引力而已,惯性、地球的自转等方面都需要进行严谨的分析。

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这是个蛮有意思的问题。

首先一句话,排除掉地球自转对飞机飞行的影响。由于飞机时刻处于地球重力场内,地球和地表物体及大气层内的飞行器,包括大气,都属于同一惯性系,所以,地球自转对飞机飞行无影响。

但因地球自转、气候差异,导致大气会有流动,这种大气运动会影响飞机飞行。

我们知道,地球自转自西向东,导致风向自西向东,也就是西风。因为气动影响,飞机起飞是尽量选择逆风,但起飞结束之后,飞机到达平流层,则是顺风更经济更省时间,逆风相反。



亦羞


惯性是物体在不受外力作用,或所受外力的合力为零时(注意说的外力),物体所表现的状态。飞机在天上飞,要受空气阻力的作用,但这个阻力是内力而不是外力。内力是不能改变物体的运动状态的,就跟自抓头发上提,你对地的压力不会改变,更别说离开地面。为什么飞机飞行受的空气阻力是内力而不是外力呢?因为是地球带着空气、飞机一起转动,空气、飞机、地球是一个物体系里的物体,就跟手和头发都是自己的一部分,属于一个物体系一样。(如果手和头发分属两人,就是外力了)。

弄清了惯性,就知道地球的自转、公转不会影响飞机的飞行了。也不会加快、减慢地面上,高空中任何物体的运动。


如全长极


要理解这件事情,就需要理解相对速度,飞机停在停机场,此时飞机相对于地面是静止的,地球是转动的,地面实际上是和地球一起运动的,我们说地面是静止的,这只是我们取地面这个运动状态为静止状态,并在地面某个点作为坐标来判定运动,这是牛顿定律坐标的取法牛顿定律一般只取一个坐标,我们日常生活中习惯做用的是牛顿体系。相对论可以同时取多个坐标,当取这个坐标为静止时,其它坐标相对这个坐标是运动的,如果改取其它某个坐标是静止的,原来取的那个静止的坐标变成运动的坐座了,判定某个物体是静止的,还是运动的,取不同的坐标,就有不同的判定,相对运动是指相对于某个坐标的运动。现在题主是使用牛顿体系主提出的问题的,我就用牛顿体系的运动来解释,在牛顿体系中,习惯上是取地面为静止的,这个静止是人为确定的,是确定这个运动为静止,与地球自转没关系,由于地面是静止的,停在停机场的飞机也是静止的,飞机起飞和飞行时,发动机提供的能量只是改变了原来停在停机场静止的飞机的运动状态,由于运动状态改变了,所以飞机飞起来了。


龙一欧


首先飞机离开地球那么久,是飞了高空航空线。可是降落后,机场停了。就没有惯性了。停止了,什么惯性也没了。而地球公转自传是不会停止的,一直都在转。所以太空引力发生磁场反应一直有。惯性是地球公转自传的轨道,让月亮🌙太阳☀东西运轨。你东我西,你西我东。年复一年,日复一日。都是这样运轨。中间地球在自传公转,一直是这样。白天黑夜形成了。有太阳照的时候是黑夜。没太阳时候,有月亮星星⭐⭐。这是黑夜。相反南北东西半球。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。因为那里纬度低的特殊,太阳☀升起时有第一地平线美称。3点多就快黑了,就是落山时也黑的早。现实中的美国和我们的中国就是其中一个例子。中国白天,美国黑夜。美国白天,中国黑夜。


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