地球移动地有多快?

河南之窗 2019-08-13

地球移动地有多快?

生活在地球上,因为我们周围的事物都没有移动,人们便自然而然地认为自己是静止的。但当你抬头望向天空时,你会发现自己其实是运动的。

早期的一些天文学家支持“地心说”,认为地球是宇宙的中心。他们宣称太阳是围绕地球旋转的,这才造成了日出和日落,同样,月球和其他行星也围绕地球运动。但一些现象并不支持这种说:比如有时某颗行星在天空中会突然向后运动,一段时间后,又会继续向前运动。

这种现象就是我们熟知的“逆行”,当地球接近其他行星时,这种现象就会发生。比如,火星的运行轨道比地球离太阳远,在某一时刻,地球“追上”火星并超过了它,这时,行星在天空中看起来就是向后运行的。之后,又会恢复为向前运动。

另一个支持“日心说”的证据是视差,或者说在两个不同位置观测到同一恒星的位置的变化。一个关于视差的简单的例子是,将你的食指放到面前和肩膀同高的位置。先闭上右眼,用左眼看它;再闭上左眼,用右眼看它;你会发现,食指的位置看起来改变了。这是因为左眼和右眼观察食指的角度有轻微的不同。同样,当我们在地球上看恒星时也是如此。地球绕太阳一周需要365天。当我们在不同的季节,比如夏天和冬天分别观察离我们比较近的某颗恒星时,它的位置看起来会改变。这也是因为我们在地球运动轨道的不同位置上观察它,因此观察的角度是不同的。根据视差的原理,结合简单计算我们便可以得出地球与恒星间的距离。

我们旋转地有多快?

地球的自转现象是持续的,但自转的速度取决于你所处的纬度。美国宇航局统计,地球的周长(地球面积最大的截面——也就是赤道,周围的长度)大约为24898英里(40070公里)。将地球自转一周的时间计为24小时,那么赤道地区地球自转的速度是1037mph(1670km/h)。

其他纬度上自转的速度没有这么快。比如,在南北纬450地区,我们用纬度的余弦(一种三角函数)计算自转速度。如果你不会计算余弦,一些科学计算器上有这种计算功能。450的余弦是0.707,所以南北纬450地区的自转速度大概是0.707 x 1037 = 733 mph (1,180 km/h)。越往地球的北端或南端走,自转速度就越小。在南北极点,自转速度非常小,旋转一天你还是呆在原来的位置。

航天机构喜欢利用地球自转的特点执行任务。比如当他们计划将人送到国际空间站上时,他们会选择赤道附近的地区作为发射地点。这也是宇航局选择在佛罗里达向空间站运送货物的原因。因为在赤道附近沿着地球自转方向发射时,火箭会加速进入太空。

地球绕太阳旋转的速度是多少呢?

地球自转并不是我们进行的唯一运动。康奈尔说过,地球绕太阳运行的速度是67,000 mph (107,000 km/h),这个数字通过简单的几何计算就能得到。

首先我们来计算地球运动的速度。地球绕太阳一圈的时间是365天。运行轨道是椭圆形的,但为了计算方便,我们将它简化为圆形。这样,地球绕太阳运行的距离就是圆形的周长。国际宇航联盟称,地球与太阳间的距离——一个天文单位是92,955,807 miles (149,597,870 kilometers)。这就是地球公转的半径r。这样,公转距离就等于2 x π x r. 因此,地球一年的公转距离为584,000,000英里(940,000,000公里)。

因为速度等于单位时间内运行的距离,地球的公转速度为584,000,000英里(940,000,000公里)除以365.25天,再除以24h。这样就得到单位小时内运行的距离。地球运行的速度大概是1600万英里(2600万公里)每天,或66627 mph (107,226 km/h)。

太阳和银河系也在运动

太阳在银河系中也有自己的轨道。太阳距离银河系的中心有25000光年,银河系的周长至少有100000光年。据斯坦福大学推测,我们距离银河系中心大约有半径一半的距离。太阳和太阳系的运动速度大约是每秒200公里,或平均速度为448,000 mph (720,000 km/h)。太阳系以这样的速度绕银河系一周大概也需要230,000,000年。

同样,银河系相对于其他星系也在运动中。40亿年后,银河系将与它的邻居星座——仙女座相碰撞。这两个星系正以每秒70英里(112跟公里)的速度相撞。

所以,宇宙的一切星体都在运动之中。

如果地球停止旋转会发生什么?

现在你绝对不会被甩到太空中,因为地球的重力与旋转运动产生的向心加速度相比强太多了。在向心力最强的地方,也就是赤道,向心加速度也仅相当于重力的0.3%。换句话说,你根本不会注意到它,尽管在赤道上你会比南北极点稍微轻一些。

美国宇航局称之后的几十亿年,地球停止转动的可能性几乎为零。但从理论上讲,如果地球突然停止运动,会带来灾难性的后果。地球的大气层仍会以地球自转的原始速度移动。这就意味着,陆地上的一切物体,包括人、建筑甚至是树木、表土和岩石都会被吹走。但如果这一过程是逐渐发生的呢?美国宇航局称,接下来的几十亿年中,这种情况发生的可能性比较大,因为太阳和月亮都在拉动地球的旋转。这样,地球上的人类和动植物就会获得很多适应的时间。根据物理定律,地球可以将其自转速度最慢减至365天一圈。这种现象叫做“太阳同步”,它将会使地球的一面永远朝向太阳而另一面永远背向太阳。相比之下:月亮的自转也是与地球同步的,月球的一面永远朝向地球而另一面永远背向地球。 再想象一下没有自转的场景,还会发生许多奇特的现象:比如,因为磁场部分是由地球的自转产生的,所以磁场将会消失。我们将会失去美丽的极光,地球周围的范艾伦辐射带也会消失。然后,地球将会直面太阳的辐射。每当太阳发生日冕物质抛射(带电粒子)时,它就会撞向地面,所有物质都会直接暴露在辐射中。美国宇航局称:“这将是一种严重的生物危害”。