如果地球停止自轉會怎樣? @ Cincherex的宇宙虛數空間 :: 隨意窩 Xuite日誌
  • 宇宙是黑的
    一片靜寂的黑
    在光線的盡頭
    有著一種神秘
    在物質聚集的中心
    有著一種趨勢
    當趨勢越過了一道屏障
    物質蛻變而成一種力量
    力量的極致是爆發
    爆發過後
    收縮而成的是一個無底深淵
    光線無法逃離的深淵
    深淵的盡頭有一片淨土
    那片淨土是我傾吐的字字句句

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    200602062021如果地球停止自轉會怎樣?

    不知道有沒有人想過,要是有一天地球的自轉停止了,我們會怎樣呢?地球上所有的物體包括我們都會沿著切線被甩出地球嗎?如果你認同這段敘述,那我真不知該作何表示!也許頭上會出現三條斜線吧!

    這是我在奇摩知識所看到的,當時真的感到很震驚,特別是那人還說是老師告訴他的,那我還真是為他感到惋惜,同時也感到甚為遺憾!如果連老師都如此認為,那我想那些學生還真是有點可憐!

    倘若以上的說法不對,那如何才是我心中的正解呢?我將會在以下的篇幅裡加以說明。

    首先這張是等速率圓周運動的示意圖。我們(人和地球上所有的物體)因為地球自轉的關係會擁有一個沿切線方向的速度V,也就是紅色的箭頭部分,不過由於地球的引力mg,也就是藍色的箭頭部分,此引力恆指向地心,並且與切線速度V垂直,雖然不會改變此切線速度的量值,但是卻會不斷的改變此切線速度的方向,使得地球上的物體都會緊貼並跟隨著地表作等速率圓周運動(這裡稱為速率是因為速度是呈直線指向某個方位的,也就是向量,方向改變就不再能稱之為速度),所以我們在地球上感覺像是靜止不動一般。

    然而當地球在這一秒停止了轉動,也就是地球本身的慣性被改變了,地球由原本不停轉動的狀態改變為靜止的狀態。但是此時地球上之物體的慣性卻還保留著原本的狀態,有著一個跟原本一樣沿著切線方向的速度。如果此時地球的引力突然消失了,那麼地球上所有的物體絕對會沿著切線方向射出;就算地球並沒有停止轉動,只要引力消失所有的東西一樣還是會沿著切線飛出。不過若引力仍然存在著並沒有消失,那麼地球上的物體還是會受到一向心加速度(重力加速度)的影響而作與原本相同的等速率圓周運動。

    但是由於地球的自轉停止了,而在地球上依然作著等速率圓周運動的所有物體,在與地表之間會產生一相對運動。在愈接近赤道附近此一相對運動就會愈快,同時因地心引力而形成的正向力會使得物體與地球間產生一摩擦力,除非物體所擁有的動能因摩擦力而消耗殆盡否則物體不會停止。不過在地球停下來之前的轉速,也就是物體沿切線方向的速度極快,大約有時速一千六百多公里(在赤道上),所以可想而知那動能會有多強了。在你與地表之間的摩擦力消耗殆盡以前,恐怕你不是磨損蒸發了,就是撞上障礙物變成肉醬罐頭了!

    在那則奇摩知識中還有人提到一個比喻,不過我真的覺得那是個不倫不類的比喻。內容大概是說當以很高的速度行車,若緊急煞車人必然會依慣性而向前飛出。這個比喻看似言之成理,不過這個慣性前飛與沿著地球切線飛出的規模可是相差十萬八千里!

    關於這點我要分兩個部分來解說:

    第一: 如果你搭乘一台速度不快的車子,當緊急煞車的時候,身體的質心(在地球有重力故可稱為重心)會因慣性而向前移動,不過由於與地面接觸之處(腳底)的摩擦力會產生一力矩,使身體向前傾而跌倒(同時也有受重力影響)。如左圖←。不過通常在你跌倒之前,你只要順著貫性的方向走幾步,或抓住什麼東西,就能夠站穩而不至跌倒。

    第二:假如你所受到的向前之慣性速度極高,就像地球停止時物體還保有原來之慣性,而使物體相對於地球表面有一相當高的速度往前。此時因為重心前移之速度極快,使身體因與地表接觸進而產生力矩而翻轉的幅度大增,甚至使其近乎於水平向前移動。在重心因重力之吸引而接觸地面之前,有一極短的期間會滯留空中,故使人產生向前飛出的錯覺!如左圖←。

    不過因為重心與地表之間的高度實在太低了,而重力加速度為9.8m/s,在零點幾秒之間就會觸及地面,若向前飛出個幾公尺就能叫做沿切線飛出的話,那我真是無言以對,況且這是拋物線,沿著切線應該是直線吧!

    最後我要說的是,倘若地球在這一秒停了下來,住在赤道附近的人會向東高速飛去然後觸地滑行直到動能耗盡為止(因摩擦生熱而蒸發或撞擊障礙物);而住在極點附近的人就比較幸運了,可能只是站不穩跌倒而已!

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