星辰大海种花家 / 待分类 / 地球和所有天体都在高速运动,为什么我们...

分享

   

地球和所有天体都在高速运动,为什么我们却感受不到?

2019-12-30  星辰大海...

各位真的没感觉吗?其实没有一个人有感觉,但事实上只要一把小小的弹簧秤或者一个傅科摆,就可以将地球高速自转的现象表露无遗,傅科摆比较直观,但比较难理解,弹簧秤比较好理解,也挺直观,可惜要花不少路费!

傅科摆是地球自转的科里奥力导致的一种绕着摆动中心转动的现象,而自转“离心力”则会让各个点的“重量”不一致,但在过去却并不是这样认为,人类认识自转和公转有一段很长的历史!

从地心说到日心说

有个非常有趣的比喻,在在大洋上,一条行驶无比平稳的大船内,四周没有窗户,那么请问你能感觉到船在运动吗?相信你无论做什么实验,你都无法发现船是在运动的,因为伽利略或者牛顿甚至爱因斯坦都已经反复验证过这个问题,所以你就从了吧!

我们所在的地球就是一条这样的大船,它在宇宙中稳定的行驶,除了偶尔会有自身板块运动导致的颠簸以外,没有任何其他的异动出现!但人类运气比较好的是,上帝并没有在关上门的同时带上窗户,使得我们可以通过大气层观测太阳升起和落下,也能看到漫天繁星东升西落,因此经过千百年的累积,人类终于在两千多年前总结出了:

“地心说”

不得不说地心说忠实的遵守了观测即为所得,因为日月星辰都围绕地球转动,东升西落的现象使得智者逐渐总结出万物都以地球为中心,并且创立了一套相当完善的体系来解决观测到和理论不相一致的地方,在这方面,古希腊的托勒密地心体系最为严密,因此在将近1500年的历史上,居然没有人怀疑它的正确性。

其实早在托勒密之前500年时就有赫拉克里特和阿里斯塔克斯就提出了太阳是宇宙的中心,因为以他们的三角函数计算,太阳要比地球大得多,但很可惜并无其他证据,日心说被地心说无情碾压!

哥白尼翻出了他们两位的理论,并且辅以严密的观测,提出了日心说理论,认为地球在做两种运动,一种环绕太阳公转,另一种是自转运动!

当时的主流意见肯定是认为哥白尼疯了了,地球自转和公转为什么没有把人甩出去啊,不仅如此,我们还如此平稳的站在坚实的大地上,根本感觉不到大地的晃动,但这些怀疑都被严密的观测所弥补,尽管大家将信将疑,但也无法阻挡日心说如野草般蔓延。

“万有引力”

解决这件事的人就是牛顿,他在1687年发表的《自然哲学的数学原理》中阐述了万有引力,地球巨大的质量对它表面的任何物体都有一个吸引力,甚至遥远的天体都被它牢牢的抓住,尽管他没有测出万有引力常数,但万有引力很明确的告诉大家,我们站在大地上,随着地球高速在宇宙中运动却如此平稳是有原因的。

从日心说到宇宙没有中心

日心说为基础的太阳系中心理论生存了几百年,而开普勒以及赫歇尔的观测为这个理论打下了坚实的基础,拉普拉斯的严密计算将上帝赶出他的理论,但随着天文观测技术越来越先进,人类逐渐认识到太阳系并非宇宙的中心。

1918年美国天文学家沙普利经过4年观测后认为太阳系在银河系的边缘,1926年瑞典天文学家贝蒂尔·林德布拉德分析出银河系也在自转,简单的说太阳系也在高速运动中,而哈勃的观测则发现,银河系也和仙女星系一样,在宇宙中不过是一个普通的星系而已!

1977年天文学家根据宇宙微波背景辐射的偶极异向性测得银河系运动速度超过600千米/秒,而方向则要到1988年才发现的半人马座一个巨大的引力源方向。

一路从地心说开始,到现在突然发现宇宙根本没有一个运动中心,而且所有的天体都在高速运动中!

为什么我们也看不到其它星星的高速运动?

其实这是一个非常有趣的问题,曾经这是天文界一个想观测的恒星周年视差,因为它是证明日心说的重要论据,尽管日心说科学界是承认了,但恒星视差却一直没有观测到,因为恒星距离实在是太远了,那个不起眼的角度,需要极高的观测精度来实现。

第一次成功测量出的恒星视差的天体是天鹅座61,白塞耳在1838年使用量日仪测得的,但观测仍然非常困难,到十九世纪末也只有60颗恒星被确定存在周年视差!

上图为巴纳德星的位置变化:从1985年到2005年

当然在现代更精确的CCD与电脑自动比对技术的出现,使得这个工作变得轻而易举,而且还可以对累积的恒星运动做一个动图以直观的演示,比如巴纳德星的运动超过110千米/秒,而它距离太阳系约6光年,使得它在天球上的运动非常明显。

我们如何感觉自转与公转?

宇宙太大,我们管不过来,咱要做的是感受下地球的自转与公转!准确的说公转不好感受,我们难以通过针对地球的实验感知,不过一年四季的星空可以告诉我们地球正在轨道上公转,只是大家要耐心体会!但地球自转能感受的机会明显就多了,本文开头就说明了几个方式:

“傅科摆”

这个是一个非常简单的实验方式,高处下垂一个重物,启动一个摆后,每一次来回摆动都会相差一个角度,这个角度在赤道上是0,随着纬度增加角度逐渐增加,在两极角度最大,其实更准确的说摆在空间中的轨迹是理论上是固定不变的,而地球自转导致了摆的相对的地面发生了改变,因此看起来它就在围绕中心转动!

这是验证地球自转最好的方式,因为日月星辰的东升西落很容易被误认是星星绕着地球转,但傅科摆的运动轨迹明确的告诉我们,这是地球在自转!

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多