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飞机要飞到地球另一端,距离一样的,向东还是向西?地球自转是不是有一个方向会快点?

电脑版   2020-11-26 07:03  

飞机要飞到地球另一端,距离一样的,向东还是向西?地球自转是不是有一个方向会快点?飞机朝地球反转方向飞,是不是缩短了距离?我们知道飞机在低高空飞是脱离不

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如果你经常坐飞机跨大洲长途飞行,就会发现同样的航路,往返需要的时间往往是不一样的。从我国飞美国比从美国飞回来时间短,从我国飞欧洲比飞回来时间长。原因是因为地球自转吗?不是也是。

航空里有两个重要的速度概念:“地速”(GS ground speed) 和“真空速”(TAS true airspeed) 。地速是飞机相对于地面的速度,也决定我们吃a地到b地飞行时间的速度。飞机能不能飞起来,飞的怎么样,最终是要看机翼与气流直接的关系,真空速才算数。假设一架飞机在真空速100km/h的时候机翼产生的升力等于飞机重力,没风的时候,飞机就得滑跑加速到100km/h才能起飞。如果正在刮100km/h的狂风,飞机正顶风的时候原地就能飞起来,正顺风就得跑到200km/h才行。这也是为什么飞机起降最好逆风,那样可以缩短滑跑需要的距离。而巡航的时候大家都喜欢顺风。在高空有许多稳定的大风,比如覆盖中纬度地区的西风带,风速有时候甚至可达几百km/h。


如前面很多答主解释的那样,飞机在大气层里飞行,仍旧在地球的惯性系统里。同样的航路,往返的实际距离是一致的。

而地表的大气层受太阳照射产生的对流在自转引起的“地转偏向力”的作用下形成的东西方向的风才是导致从东向西和从西向东需要的时间不一样的原因。


如果没有地球自转,所有的大气环流都将基本是南北方向的。这部分内容可以复习一下初中地理和高中物理。

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反问一句、直升飞机停留在北京的上空、会不会因为地球的自转、自动地跑到西藏的上空、或者是跑到其它城市的上空?回答肯定是不会的。

所以、地球的自转是不会影响到飞机飞往任何两地的飞行时间的。



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这个大同小异的问题在头条上出现好几次了,我也回答过好几次了,我继续再回答,飞机不管向东飞或向西飞,对地球自转是没有关系的,因为飞机的高度还在地球引力范围之内,地球是连同大气一样转的,地球大气包括空中的飞机都是同步的。飞机一个地方飞往另一个目的地全靠自身动力,少数气流影响,或者快或者慢,顺气流会快一点,逆气流会慢一点,对地球自转没有关系。


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问题:飞机要飞到地球另一端,距离一样的,向东还是向西?地球自转是不是有一个方向会快点?

首先肯定回答:不会,因为飞机是在地球惯性参照系里。

惯性参照系又叫惯性坐标系,简称惯性系。如果我们把S作为一个惯性系,则任何相对S做等速直线运动的参考系S'都是惯性系。在惯性系中,不受外力时,一切物体总保持与参考系的相对匀速直线运动或静止状态。

惯性系有严格的定义,必须符合牛顿惯性定律描述,需要试验来确定。但在我们现实生活中,一般可取近似的惯性系,如与地球相固结的坐标系是一个很好的近似的惯性系。在地球上,地球就是我们的参照物,相对其他物体,地球就是静止的。

地球一个直径为12742公里的大球,它每时每刻都在以约466米/秒的速度自转(赤道线速度),以约30公里/秒的速度公转,其运动方向本身是直线匀速运动的,只是在太阳引力作用下被拉扯着走一个椭圆轨道。

在地球重力的作用下,我们人类和各种物体都被牢牢吸引在地面上,如果没有外力,我们就一直会与与地球一起做着同样匀速运动,无法觉察到它是在动的。

在地球惯性系里,相对地球上的一切物体,地球就是静止的。

在地球这个大惯性系里,人类和地球上一切物体,轮船、高铁、飞机甚至风雨雷电,都是这个惯性系里的物体,地球相对这些物体就是静止的,这些东西只有借助外力才能够移动,但不管往东西南北哪个方向移动,都是相对地球坐标移动,不存在哪边快些哪边慢些的问题。

我们感觉不到地球在动,但看看日月星辰,东升西落,就知道地球在自转了;地球自转轴有个倾角,阳光照射到地球上的位置就会随着公转而变化,就有了一年四季春夏秋冬,由此我们才能够感觉到地球在公转。

连地球上的大气、风雷雨电都在地球这个近似惯性系里,跟着地球一起运行,飞机飞离地面还是在这个惯性系里,只有通过外力取得加速度,才能够改变地球惯性系里的运行状态,改变这种状态的的速度以外力的大小成正比,而不是与地球自转有关。

因此不管是你顺着地球自转公转方向飞,还是反着方向飞,不会出现哪个方向更快的效应,但会出现昼夜时间的变化。如果你一直向西飞,就好像一直在追赶落山的太阳,这样白天就会长一些,而向东飞,就是与太阳背道而驰,白天就会更快的变黑夜,而黑夜也会更快迎来日出。

任何近似惯性系里的参照物是静止的。

这里打个比方,如果你在一艘轮船或者高铁或者飞机上,可以认为这个运载工具是一个近似小惯性系,乘客在与这个运载工具相同速度在运行,运载工具相对他们就是静止的参照物。这时候,你往轮船或高铁或飞机的前进方向或反方向走,会觉得不一样吗?当然,这些运载工具都很小,而且在行进中并非完全处于直线匀速,会有转弯或上下坡度,轮船上还有风向,就一定程度影响你前进速度和力度。这些扰动,在地球这个大惯性参考系中,就基本可以忽略了。

客机一般飞行速度在800~1000公里/小时,实际上我们也在以这个速度运动,因此相对飞机就是静止的。如果飞机很平稳地运行着,我们几乎感觉不到它在运动,只有看窗外,才能够看到物体都在向后飞驰。这与我们在地球上看到日月星辰在东升西落,知道地球在自转是一样的道理。

如果你坐在飞机中部,要上厕所,往前走或往后走根本与快慢无关,那么你觉得往哪边走快点呢?还有一个简单办法检验你与飞机高铁的相对静止状态:飞机每秒以200多米的速度飞行,高铁在以每秒近百米速度疾驰,你如果站在上面,往上一跳,就会往后飞几十上百米吗?不会,你在哪里跳起来,还是落到哪里,说明高铁、飞机相对你是静止的。

这与飞机在地球上飞,地球相对飞机是静止的一样的道理。人也是地球惯性系里的物体,也跟着地球自转以每秒466米速度运行,如果飞机向不同方向飞会有速度不同,那人类朝不同方向跑也不就有不同了吗?而且人在地球上跳高跳舞不都有问题了,跳起来一下,不久走了漂移了几百米了?那跳远反着自转跳要跳多远啊?

太阳是一个更大的惯性系。

其实,太阳也在围绕着银河系中心狂奔,速度达到每秒约250公里,公转周期,也就是围绕着银心转一圈需要约2.5亿年。因为地球是在太阳惯性系里面,因此太阳相对地球就是静止的,感觉不到太阳在狂奔。在古代蒙昧时期,人们并不知道这些,而是把地球作为参照系,看到的日月星辰就围绕着地球转,由此形成了地心说。

因此选择惯性参照系很重要。现在的人造飞行器往行星际或太阳系外飞去,就不能以地球为参照系,而必须以太阳为参照系,人造探测器飞行的速度就是相对太阳的距离计算的。如旅行者1号现在每秒速度为17公里,就是相对离开太阳的速度。相对地球速度却要根据地球运行的方位,离开速度有时快有时慢。

而飞机受地球参照系影响,飞行速度是与地球地面坐标为依据,是在与地球同步运行基础上,通过外力做功形成的非坐标系速度,因此不管往哪边飞,理论上速度都只受功率影响。但有一点需要考虑,就是地球自转会一定程度影响大气流动,而飞机飞行过程会受到风速等影响,但这种影响较小且随机性大,总体上地球自转公转与速度快慢没有明显关联。

就是这样,欢迎讨论,感谢阅读。

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很高兴回答您的问题!

搜索一下北京往返巴黎的直飞客机飞行时间,我们会发现,飞机从北京飞到巴黎需要接近11个小时,而从巴黎飞到北京只需要10小时多一点。

确实有一个方向会快一点,但并不是由于地球自转导致的!

飞机即便飞到了万米高空,也没有脱离地球引力的束缚,在没有其它因素的影响之下,不论从哪个方向飞,只要飞行速度相同,用时都是一样的!这就好比我们乘坐高铁时,不论是朝前行方向走还是朝反方向走,都不会有什么差别。

那飞机朝某个方向飞更快一些是因为什么呢?

这主要是因为,在地球的高空中,存在着大风“咆哮”的西风带。在极地和赤道冷暖差异以及地球自转产生的地砖偏向力的共同作用下,在地球中高纬度的高空中,形成了一个刮着狂暴西风的西风带,其中的风速可达40~60m/s,相当于14~17级的风!

当飞机顺着西风带自西向东飞行时,在风助推下,飞机可以飞行地更快一些;而当飞机逆着西风带自东向西飞行时,飞机就会飞得慢一些,耗时也就更长。


希望我的回答能对您有帮助!

如有不准确之处,望不吝赐教!

如果您喜欢我的回答,不妨点个赞吧!

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没想过,也没认真计算过。按理说,顺地球旋转方向和逆地球旋转的方向都差不多。因为,往东飞,飞机得益于大气环流的同向运动帮助,会飞的轻松和速度较快。但地面上的距离,也会随着地球的自旋而变的更远。反之,飞机向西飞行,地球大气环流会产生一定的阻力,但,地面的距离亦会随地球的向西旋转而有所缩短。因此,飞机无论向东向西飞,其所需要的消耗与时间应该是差不多,或许几乎就是一样的。

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我来回答这个问题

先来个简单描述:你站在赤道上,对地静止,然后,竖直向上发力跳起,你将落在原地吗?

正确答案:考虑地球自转的影响,你将落在偏西的位置

当然,普通的科普知识,小学科学常识,初高中物理,通常把地面作平直运动,进行简化,答案为落在原地,这是可以的。

假设:地球半径R,赤道转动速度v,从赤道M点跳起的一定的高度,等效为在高h处停顿短时间t,而将上升及下落的时间忽略

分析:地球自西向东转动,赤道速度为周长约4万公里,除以时间24小时,得V=460米/秒。人瞬间跳至空中h处,由于惯性,水平方向仍具有这个速度,但是,由于转动半经由地面时的R,变为现在的R+h,所以,空中的人的角速度变小,很容易算出,人与地心连线与地面交动点m,m的东移速度v=VR/(R+h),这赶不上地面起跳点M东移速度V,两者之差为△Ⅴ=Vh/(R+h),含义为,对地来说,静止起跳的物体,物体向西飘移速度△V。

随便举个例子1,应该不准确:一人向上跳起,如果相当于在0.5米高度停t=0.5秒,落点m比起跳点M偏西多少呢?

计算:位移S=△V×t=Vht/(R+h),将V=460米/秒,R=6400000米,h=0.5米,t=0.5秒代入得到S=1.8×10^(一6)米,即0.0018毫米,或1.8微米,不及头发丝直经的1/30。

再举个例子2,在赤道上同时向西及向东起飞同样的飞机,同样的加油操作,向西的比向东的快多少?

这个问题,过程复杂,进行简化:瞬间提升至1万米平流层,均拥有向西飘移速度△V,然后再水平加速。

△Ⅴ=Vh/(R+h),将Ⅴ=460米/秒,h=10公里,R=6400公里代入,得△V=0.72米/秒,方向向西,向东飞的飞机,要慢0.72米/秒,同样加速后,向西飞比向东快0.72X2=1.4米/秒。

当然,这是只考虑自转对飞机的影响,而未考虑大气运动的影响,实际飞行是相对于大气运行,肯定不是这样的,但对飞机起飞的加速段,落地段有影响。

例3,百米赛跑是向西还是向东更快?

基于以上的分析,肯定是向西快了。完成百米约为10秒,重心距地约1米,向西跑比地球不转时,10秒能多跑出S=Vht/(R十h)=7.2×10^(一5)米,对于1O秒左右跑完百米的人,向西比向东能快△t=2x7.2x10^(一5)÷10=1.4×I0^(一5)秒=14微秒。

例4,一个明显的事实是,如果物体瞬间被向上弹至距地6400千米高,即地球半径等值,以竖直方向力作支撑,使其作圆周运动,那么,运动水平速度必须向东加倍,才能相对地面静止,否则,地面看来,2天可向西绕地球一周

倒5,地球二十四小时同步卫星,定点与赤道上空36000公里处,对地静止,其速度为3.08公里/秒,你能得到什么?

总结:基于以上的分析,判断一道物理问题的答案可能很困难,高考物理上也会出现不严谨的考题,许多地区以ABCD来区分录取考生,这无疑放大了关键分的价值。有多少学生是由于1分之差由A降为B?如果由题目本身不确切引起的呢?冤枉不?所以仍赞成以分计入,进行选拔。

最后,以上分析不适用于中学生在考试中借用,估计你们的考试没这么难!!!

以上为自己的一点看法,可能与许多人的观点、许多教材资料的说法,有冲突之处,欢迎留言讨论。

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速度是相对的,没有相对不存在速度,地球自转有速度,但是我们与这个速度是相对静止的,所以无论向东还是向西都会一样快,地球的自转与我们在地球表面的东西,几乎没有影响。只有发射距地球远的卫星或者宇宙飞船,才会有影响,因为出地球的速度要加上地球自转的速度,而要在地球很远的地方维持与地球自转同步,速度会增加很多,由此卫星发射要考虑,宇宙飞船就还需要考虑时间了,时间不同,飞出地球的速度相同,但是以太阳为参照物时速度是不同的。

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飞机由东向西由西向东飞向另一瑞距离一样,因为地球是椭圆形的,往地球自转的反方形飞向另一端距离一样但受地球自转运动速度产生气流的影响会比正方向运行慢点,这就如同逆水行舟一样,飞机行西飞向另一端同地球自转方向一样,飞行速度能快点,因为往西飞行飞机和地球自转产生的气流是一个方向所以飞行飞向另一端的速度能快点,如同顺水行舟。

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飞机向东或向西绕地球飞行至现定的二个相等的终点,其距离和时间是不相等同。因飞机是脱离地球飞行,和在地面行驶的汽車属两个慨念,地面距离不会改变,但飞机如果是向地球转来的方向飞行,等于双向对头行驶,即地球也在向飞机靠近,无疑缩短了飞机的飞行距离和时间,因脱离地球地球又在自转中,从另一方向飞去相应是在追着原定目标飞行,自然增加了距离和时间。如同在高空垂直向下定一个点,然后对准该点投下一球,但因地球的自转,必然落下的球不会落在该点之中。高空距离越远偏差自会更大的原理。

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