回覆列表
-
1 # 魅力科學君
-
2 # 魯建全
如果你有幸站在北極點上,又恰逢極夜,有幾個有趣的現象可以體驗一下:
1、你抬頭仰望星空,北極星在你的頭頂正上方,北斗七星等星星在繞北極星旋轉,每24小時轉一週,這個現象是在家的人體驗不到的。如果你是星空攝影愛好者,鏡頭對準北極星延時攝影,曝光時間1小時,你會得到很美的星軌圖。類似下圖,只不過圓心在頭頂。
這時,你感到地球在旋轉。
2、你可用鐵球和很長的繩製作一個單擺,把鐵球拉開一個較大的角度從靜止釋放,你原以為鐵球會在同一個豎直面擺動,實際上你看到它擺動的豎直面在緩慢順時針旋轉,每24小時擺動面旋轉一週,這就是傅科擺。
這時,你感到地球在旋轉。
綜上,具有理性和科學思維的人是可以感受到人隨地球的轉動的。
由於地球是一個球體,它有規律的自轉就會存在著一根被稱為“地球自轉軸”的軸線,人們根據這一現象,將地球自轉軸與地面交匯的兩個點,稱為地球的“極點”,其中北半球的極點被稱為“北極點”,相應的另一個極點被稱為“南極點”。
知道了這些情況之後,一個有趣的問題就來了,那就是如果人站在南極或北極地球自轉點中心不動,會感覺到自己在原地旋轉嗎?要搞清楚這個問題,我們需要先來看看人類是怎麼判斷自己是否在原地旋轉的。人類對自身運動狀態的感知主要來自兩個系統,一個是視覺系統,另一個是前庭系統。其中視覺系統的資訊主要來自於直觀的參照物,而前庭系統的資訊則來自對空間力場的感知。
在地球上,當一個人處於勻速原地旋轉的狀態時,空間力場幾乎不會發生什麼變化,這就意味著人類的前庭系統基本上是無法判斷這種狀態的,因此可以說,人類判斷自己是否在原地旋轉,主要依靠的是視覺系統。我們先上一張圖。
假設有個人處於這個旋轉木馬的中心位置,當木馬開始旋轉時,這個人也開始同步原地旋轉。在這個時候,這個人可以透過對周邊參照物的觀察,很快地判斷出自己是處於原地旋轉的狀態。需要說明的是,圖中的大樹、路燈、月亮以及星空都可以被這個人用來當做參照物,而因為這個人與木馬是同步旋轉的,所以木馬是被排除在外的。
現在我們把旋轉木馬外的可以當作參照物的景物全部拿走,在這種情況下,假如這個旋轉木馬轉動得非常平穩,這個人的前庭系統就無法獲知有用的資訊,而視覺系統又找不到合適的參照物,那麼他就無法感覺到自己是在原地旋轉了。
同樣的道理,假如有個人站在南極或北極地球自轉點中心,他也只能透過視覺系統來感覺自己是否在原地旋轉。由於地球上所有的景物都是和這個人同步旋轉,因此他在地球上是找不到合適的參照物的,他必須把眼光投向頭頂上的日月星辰。
然而地球雖然是在旋轉,但它的旋轉週期是24個小時,也就是說,這個站在南極或北極地球自轉點中心的人,需要24小時才能完成原地旋轉一圈。因此,頭頂上的日月星辰雖然可以用來當作參照物,但是因為地球旋轉得是如此的緩慢,所以在較短的時間內,它們在天空中的位置變化是非常細微的,以至於人類的視覺系統根本察覺不到。
綜上所述,我們就可以得出一個結論,假如有個人站在南極或北極地球自轉點中心,他是幾乎不會感覺到自己是在原地旋轉的。
為什麼要用“幾乎”一詞呢?其原因是,假如這個人非常的細心,觀察力也非常的敏銳,然後他利用一根很長的標尺來測量頭頂上日月星辰的位置變化,並一直很用心地注意這些變化過程,那麼在較長一段時間後,他就感覺得到自己在以極慢的速度原地旋轉。
當然,他也可以在這裡用一些攝像裝置,對著天空的同一個位置拍攝很長一段時間,然後再快速播放這段影像,從而“後知後覺”地知道自己是在原地旋轉。值得一提的是,以上操作最好是在極點的夜間進行。