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如何证明地球在自转?

2019-06-11  数数数据库

人在地球上放眼天外,等于巡视宇宙,可以看到无数像银河那样的星系。那么,在没有'高科技'的情况下,古人是如何知道地球在自转呢?古人认为太阳东升西落的原因是太阳、月亮、星星都在围绕地球转动,即'地心说'。

那么,古人是如何知道地球在自转呢?

古人认为太阳东升西落的原因是太阳、月亮、星星都在围绕地球转动,即'地心说'。

如何证明地球在自转?

地心说

16世纪时,'太阳中心说'的创始人哥白尼曾依据相对运动原理提出了地球自转的理论。可从他提出这一理论后的相当长一段时间内,这一理论只能停留在让人们从主观上接受的水平。

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哥白尼像

直到19世纪才被法国的一位名叫傅科的物理学家,用他自己设计的一项实验所证实。

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傅科像

1851年的某一天,法国物理学家莱昂·傅科邀请各界名流来到法国巴黎先贤祠,他要在这里进行一次公开的科学实验。

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法国巴黎先贤祠

先贤祠建成于1790年,里面供奉着法国历史上做出过重大贡献的人物。先贤祠顶部有个中空的穹顶,穹顶距地面将近70米,傅科的实验就在穹顶底下的大厅里进行。

傅科先让人在穹顶上安装了一个钟摆装置,钟摆长67米,垂在下面的摆锤是一个重达28公斤的圆铁球,铁球的下方嵌入了一根尖针,尖针深入到地面上摆放的直径6米的沙盘里。

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傅科摆

傅科在法国巴黎万神庙的圆顶上将他亲手制作的傅科摆吊上,让摆在广场上悠然自得地摆动着。这时,成千上万人前来观看这一奇妙的实验。随着时间一分一秒地流逝,他们发现了奇迹,那就是摆在悄悄地发生着'移动',并且是沿顺时针方向发生旋转。

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傅科摆

有的人在摆动开始时,明明看到摆球运动到自己眼前,又荡了回去,可经过一段时间后,摆球竟离自己越来越远。这对于围观的人们来讲,他们通过对现象的观测都得出这样的结论,眼看着自己没有移动,那一定是摆平面发生了'移动'。

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傅科摆与自转

所以究竟是怎么回事呢?

· 傅科摆的奥秘

其实摆动的平面是不会发生移动的。我们知道作为一种物质运动形式,摆是无法摆脱地球自转的。

傅科选用较长的金属丝,是为了让摆动的时间达到足够的长度,这样便于观察摆动的变化,同时选用较重的摆球,是为了增加摆本身的惯性和动量,以克服空气的阻力,一旦它摆动起来,作为一种运动状态,有滞后于地球自转的惯性,即能够减少地球自转的影响。

知道了这一点,我们就不难分析,由于地球的自转,每一个观测者都被地球带着运动,尽管观测者站在原地没有动,可脚下的地面是动了,也就等于把观测者悄悄地带离了原地。

因此,真正没有移动的是摆动平面。

如何证明地球在自转?

傅科摆的奥秘

傅科摆的摆动作为地球自转的有力证据,现已为世界所公认。我国北京天文馆的大厅里就有一个傅科摆,一个金属球在一根系在圆穹顶上的长长细线下来回摆动着。下面是一个刻着度数的像铁锅似的大圆盘,人们可以由此读取摆动平面旋转的度数。

现在我们出门都不用步行了,自打几次科技革命以来,我们的交通工具一直都在进步。坐船的朋友可能知道,当船行驶在海洋里的时候,我们是感觉不到船在动的,只有当岸边的景物往后退的时候,才可以感觉到船在动,其实道理是一样的,虽然地球在自转,但因为没有参照物,所以是感知不到地球在'玩儿'的。但也有一些痕迹证明地球是在自转的。

如何证明地球在自转?

地球三维图

第一种方法:黑天白天轮流转换

在我们千万年的文明之中,祖先们将地球自转周期定位了365天,分出来四个节气,还制定了春耕,芒种,寒露,双降等气候,而这一切也是因为地球在绕着太阳旋转而成。在我们的书中,都可以看到地球在转,周围还有其他星球,而地球在自转的同时,受空间引力的影响,一直都在围绕北极星运转。由此,人们将地球的南北极中间有一根自转轴想象了出来。当地球的北半球靠近太阳时,北半球是白天,南半球是黑夜,当南半球靠近太阳时,南半球是白天,北半球是黑夜。当阳光射在北半球的较多时候,北半球就是夏季,另一边就是冬季;逐渐移动到南半球的过程就是秋天;当阳光射移动到南回归线较多的时候,南半球就是夏天,另一边就是冬天。所以说地球自转与我们的气候有很大的关系。

如何证明地球在自转?

· 第二种方法:观察星体的移动痕迹

在晴朗的时候,可以找到一个空旷的地方,晚上拿着手机打开摄像头慢慢旋转,可以观察到行星在向西偏移。其实这并不是行星在偏移,而是地球在自西向东的运转,我们在地球上是不动的,但地球是动的,所以就形成了这样的星图轨迹。

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· 第三种方法:观察水流的方向

受地心偏向重力的影响,北半球是向左方向旋转,南半球是向右方向旋转。

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· 第四种方法:植物的生长趋势

在北半球,爬藤类植物是向左旋转的,南半球植物是向右旋转的,都是受阳光照射、地心引力的大小。南北半球的台风的运动方向也不一样,南半球向右,北半球向左。

如何证明地球在自转?

· 第五种方法:路面/铁轨消磨情况

在北半球路面一般是左边磨损的比较严重,南半球则是右面磨损的严重;东西向的铁路,北半球一般都是南面的磨损比较严重,南半球则是右边;北半球河边一般都是南边的岸边冲积比较严重,南半球则是北边比较严重,都是由于地球的旋转方向形成的。

如何证明地球在自转?

好了,以上就是我们知道的,能证明地球字自转的一些方法,你还知道有哪些方法可以证明呢?地球还有更多的奥秘等着我们去找寻,欢迎在下方留言!

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