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  • 1 # 物原愛牛毛1

    這個問題很好回答:不考慮風速風向氣壓等因素,同等距離,相對於地球表面以相同速率,飛機逆地球自轉方向和順地球自轉方向飛行用的時間是一樣的。別說是普通飛機這個高度(15公里以下),即使太空梭、宇宙飛船和衛星也是如此。

    這就是相對性原理:在相對於太陽自轉的地球參考系中和相對於太陽不轉的地球參考系中,物理定律的表示式是一樣的。也就是說從地球起飛的飛機無法判斷地球是否在自轉。同等距離,相對於地球表面以相同速率不管是逆還是順地球自轉方向飛行所用的時間將是一樣的。飛機繞地球飛行屬於普通力學的低速運動,伽利略相對性原理就能解決,伽利略相對性原理中空間和時間的量度是不變的,因此兩個運動方向的位移雖然是相反的,但距離和時間的大小是不變的。

    那改變的是什麼?大家都知道太空梭和衛星圍繞地球運轉的最低速度為第一宇宙速度,大小為7.9千米/秒,這個速度大小是相對於地球質心的(這時把地球看成一個質點),不是相對於地球表面的。也就是說相對於地球表面以相同的速率分別去順地球自轉方向和逆地球自轉方向飛行,順地球自轉方向的相對於地球質心的速度要大於逆的。如果在地球赤道發射衛星,都以相對於地面以7.9千米/秒的速率分別順和逆地球自轉方向飛行,其結果只有順地球自轉方向發射的衛星才能進入軌道,其相對於地球質心的速度為7.9+0.46=8.36千米/秒(赤道位置的自轉線速度為0.46千米/秒),而逆的只有7.9-0.46=7.44千米/秒,小於第一宇宙速度,因此進入不了軌道。因此人們總是選擇順地球自轉方向發射衛星,這樣可以藉助地球自轉節省燃料提高有效載荷,並且儘量選擇靠近赤道低緯度的地方修建發射場,這是因為緯度越低地球自轉的線速度越大。

    位於赤道附近的庫魯航天發射場

    由以上事實可知:順地球自轉方向飛行和逆地球自轉方向飛行相比不同的只是相對於地球質心的速度的不同,因為它們是不同的參考系對同一種運動的不同觀察結果。

    從伽利略的力學相對性原理到狹義相對性原理,再到廣義相對性原理,愛因斯坦把它推廣到包括非慣性系在內的所有參考系,他認為這是一個普遍性原理。他吸收了馬赫原理的閃光思想,認為相對性原理和慣性有著深層次的關係。馬赫認為時間和空間的幾何不能先驗地給定,這由物質的運動決定,他的觀點是物體的運動不是絕對空間中的絕對運動,而是相對於宇宙中其他物體的相對運動,因而速度是相對的。在非慣性系中物體所受的慣性力不是虛擬的,而是一種引力的表現,是宇宙中其他物質對該物體的總作用,物體的慣性不是物體自身的屬性,而是宇宙中其他物質作用的結果。物體離地球引力範圍越遠,地球對物體的引力影響越小,地球施加在物體上的自轉慣性越來越不明顯,而別的天體對物體的引力影響越明顯,所以物體的慣性會變得很複雜,另外物體的運動速度對時空的影響也不容忽視,這時相對性原理就要用廣義相對論來闡釋。空間收縮時間膨脹,時空的相對性越來越明顯,“同等距離”和“同時”變得沒有意義。因此嚴格說起來飛機沿兩個方向的飛行距離和時間都將“不一樣”。

  • 2 # mimidustie

    不談假設性問題,事實上,經常飛國際航線的人都知道,往東飛比往西飛快得多,紐約到亞洲航線來回可以差一個多鐘頭。

    更細心的旅客應該注意到,往東飛幾乎都是順風,往西飛幾乎都是逆風,風速經常會超過時速100公里。

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