Perché non sentiamo la Terra ruotare sotto di noi?


16

Non sono sicuro di tutti i dettagli dell'esperimento, ma sostanzialmente è andato come segue. Qualcuno segnò la propria posizione di decollo in mongolfiera e salì in aria. Rimasero sospesi per un po 'di tempo prima di tornare dritti. Apparentemente il risultato fu che non si erano allontanati dal punto di decollo originale sotto di loro. Forse ho sbagliato tutto, ma sono sicuro che è vicino.

Ma se in quell'esperimento la Terra non ha avuto alcun effetto sul punto di atterraggio, perché la "rotazione della Terra" deve essere presa in considerazione nel fare il tiro con un fucile a lungo raggio, ad esempio? Ora so che non è il miglior confronto e che ci sono molti fattori diversi in entrambi gli scenari. Come "il proiettile sta viaggiando e nell'esperimento il pallone non lo era", ma vorrei solo sentire diverse teorie e opinioni sul perché questo sia.

PS So che una risposta popolare sarà che la Terra è troppo grande per noi per sentirne la rotazione, ma sto pensando più in profondità!


5
È una buona domanda, ma non sono sicuro che un sito di astronomia sia il posto migliore per questo - penso che questa sia pura fisica. Hai controllato sul nostro sito di fisica per vedere se potrebbe esserci già una domanda correlata lì?
Chappo dice SE Dudded Monica il


3
Ho segnato il mio posto mentre ero seduto su un treno. Quindi sono salito dritto nel bagagliaio sopraelevato, e sono rimasto lì per un po 'di tempo prima di risalire. Il risultato è stato che sono tornato indietro nel mio posto segnato; apparentemente il treno non si muoveva affatto!

3
D'altra parte, se lancio una palla lungo la navata laterale del treno, dove atterra dipende dal fatto che il treno si muova in linea retta o che stia facendo una curva brusca.

Risposte:


17

Ci sono due cose diverse in corso e non sono troppo correlate (da quello che posso vedere). Per la situazione della mongolfiera, penseresti che se avessi librato sopra di te per 6 ore, la Terra potrebbe girare sotto di te e atterreresti in un posto completamente diverso. Sfortunatamente, poiché la mongolfiera era sulla Terra per cominciare, si stava già muovendo con la Terra. Ci sono molti frame di riferimento in gioco, anche se ci sentiamo come se fossimo fermi. Tutti sulla Terra sono fermi in superficie. Tuttavia, la superficie sta ruotando attorno all'asse terrestre. L'asse terrestre (e la stessa Terra) orbita attorno al Sole. Il Sole circonda la nostra galassia e la nostra galassia sta viaggiando attraverso lo spazio intergalattico.

Quindi, come si collega alla situazione della mongolfiera? Bene, poiché il palloncino era in superficie, si stava già muovendo con la superficie della Terra. Ricordi come ho detto che la superficie della Terra ruota attorno all'asse terrestre? Bene, poiché il palloncino era sulla superficie per cominciare, ruoterà anche con l'asse terrestre, proprio come la superficie! E se volessimo ottenere questo effetto hover? Ho detto prima che la Terra orbita attorno al Sole. Al fine di ottenere questo effetto hover, avremmo bisogno la nostra mongolfiera ad orbitare intorno al Sole , senzaruotando intorno alla Terra. Non puoi farlo con una mongolfiera, poiché l'atmosfera si muove anche con la Terra e le mongolfiere non possono andare nello spazio. Per ottenere questo effetto hover, avremmo bisogno di una specie di astronave con molto carburante. Se avessi un'astronave in bilico che non orbita con la Terra (questo, di nuovo, costerebbe un sacco di carburante), allora sì, potrei librarmi nello stesso punto e far ruotare la Terra sotto di me.

Ora, probabilmente ti starai chiedendo come avrei potuto raggiungere questo obiettivo con un veicolo spaziale che era originariamente sulla superficie della Terra. Non ci sarebbe molto senso in questo effetto sospeso, dato che potresti anche volare verso la tua destinazione (come il teorico Big Falcon Rocket), ma se volessi farlo, dovrai andare al di sopra dell'atmosfera terrestre, usa il tuo i ripetitori per andare di fronte alla rotazione della Terra (per annullare la tua velocità), passa il mouse per qualche tempo, quindi usa i tuoi ripetitori per andare con la rotazione della Terra (per tornare alla velocità di rotazione) e atterrare sulla Terra. Ovviamente, potresti saltare la seconda parte usando scudi termici e speronando nell'atmosfera terrestre come ogni altro veicolo spaziale che abbiamo, e nessun razzo lo farebbe mai poiché è molto più pratico orbitare intorno alla Terra (passando per il carburante,

Ok, che mi dici della situazione del cecchino? La Terra ruota sul suo asse. Dal momento che un giorno dura 24 ore, una posizione all'equatore gira una volta nello stesso tempo necessario a qualcuno nell'Artico per girare una volta. Tuttavia, più a nord o a sud vieni dall'equatore, più lenta è quella parte della Terra che deve ruotare per completare 1 rotazione in 24 ore. Pensa a girare una palla. L'equatore della palla si muove rapidamente, ma la parte superiore e quella inferiore si muovono molto più lentamente. È la stessa cosa. Diciamo che il mio cecchino è all'equatore. Quando il cecchino spara verso est o ovest, non è necessario correggerlo per la rotazione terrestre perché ovunque lungo quella latitudine, la Terra sta ruotando alla stessa velocità. Tuttavia, se il cecchino spara a nord, il proiettile andrà a est. Quello' s perché quando il proiettile è stato sparato alla latitudine più vicina all'equatore (sparato da sud), quel punto della Terra si muoveva più velocemente del punto della Terra su cui si trovava il bersaglio. È come dire che il punto in cui mi trovo ruota ad una velocità di dire ... 1000 mph, ma il punto del mio obiettivo ruota a dire ... 995 mph. Poiché il mio proiettile proveniva dalla parte di 1000 miglia all'ora, ovviamente uscirà dalla canna a velocità elevate a causa della pistola, ma ruoterà anche attorno all'asse terrestre a 1000 miglia all'ora. Tuttavia, una volta che il mio proiettile inizia ad avvicinarsi alla latitudine del mio obiettivo, poiché la Terra ruota più lentamente, sembrerà deviare nella direzione della rotazione (che è ad est o a destra). Perché? Bene, poiché la velocità del mio obiettivo è di 995 mph dalla rotazione, fai 1000-995 = 5. Ciò significa che il mio proiettile avrà una velocità netta di 5 mph a destra rispetto al mio obiettivo. Ciò significa che il mio proiettile mancherà se l'obiettivo è abbastanza lontano. Se spari dall'equatore a sud, anche il proiettile andrà verso est, quindi, di conseguenza, devia verso sinistra. È lo stesso effetto, ma "sottosopra". Questo effetto è chiamato effetto Coriolis ed è ciò che dà agli uragani il loro potere.

Alla fine, hai chiesto "perché non sentiamo la Terra ruotare sotto di noi?" Questo perché ci stiamo muovendo con la Terra. Quando sei su un treno che sta viaggiando a una velocità costante di 50 miglia orarie, non senti che si muova (potresti sentire alcuni dossi a causa di binari sconnessi). È solo quando acceleri o deceleri senti che le cose si muovono. Quando sei sul treno, la tua velocità è costante, quindi non senti nulla. È lo stesso per la Terra, tranne per il fatto che stai ruotando attorno all'asse terrestre a una velocità di 1000 mph. Nulla è cambiato, tranne la velocità è più veloce.

Probabilmente l'ho spiegato orribilmente, quindi sentiti libero di chiedere qualsiasi cosa.


1
L'hai spiegato molto bene e in grande dettaglio, grazie!
Inizia18

Ma ho alcune domande. Stare con me qui. Hai detto nell'esperimento che non si è mosso perché all'inizio era in superficie, quindi si muoveva alla stessa velocità della terra sotto di lui. Proprio come quando un'auto si sta muovendo, la persona in cura sta andando alla stessa velocità. Ma supponiamo che ti trovi all'equatore e spari un proiettile nella direzione opposta alla rotazione della terra. Il proiettile avrebbe comunque lasciato la canna e avrebbe viaggiato alla velocità prevista, no? Perché?
Inizia18

1
@ Begons18 Diciamo che vado a giocare a bowling su un treno (è un grande treno). Il treno va 50 miglia all'ora a destra. Ci sono 2 piste da bowling, una rivolta a sinistra e una rivolta a destra. Se lancio sempre a 10 miglia all'ora, quindi quando lancio a sinistra, andrà a 10 miglia all'ora a sinistra rispetto al treno, ma a 40 miglia all'ora a destra rispetto al suolo. (50 - 10 = 40) Se mi muovo a destra, andrà a 10 mph a destra rispetto al treno, e 60 mph a terra. (50 + 10 = 60) Cambia il treno con la Terra che gira di 1000 mph ad est all'equatore e una pistola che spara 1500 mph. La situazione rimane la stessa.
Utente 24373

1
@Andreas Hurricanes non può attraversare l'equatore. Sparirebbero prima di arrivare lì perché non c'è alcuna forza di coriolis di supporto per continuare a girare. Alcuni anni fa il tifone vamei si è sviluppato solo 1 grado a nord dell'equatore, stabilendo un nuovo record. Apparentemente, sebbene non particolarmente potente, era così raro che si stima che fosse una tempesta di 400 anni.
User24373

1
Non è necessario che un razzo vada nello spazio perché funzioni. Vai dritto e dritto senza lasciare l'atmosfera e non scendi ancora nello stesso punto. funziona solo con il pallone perché il pallone rimane nelle parti molto dense dell'atmosfera e il pallone è molto leggero rispetto all'aria circostante e viene spinto facilmente.
Polygnome,

16

È difficile sentire personalmente la rotazione della Terra, ma solo perché non siamo molto sensibili ai cambiamenti molto graduali e alle "forze" molto deboli. Tuttavia, ci sono oggetti di uso quotidiano che possono mostrarci la rotazione della Terra. Il pallone potrebbe essere stata una cattiva scelta perché anche un leggero vento nel tempo dominerà il problema. ( vedi anche ]

Un pendolo

Un oggetto è un pendolo di Foucault .

Pendolo di Foucault fonte

Un giroscopio

Un'altra è una (costosa) fotocamera con stabilizzazione inerziale dell'immagine. Alcune fotocamere dispongono di piccoli chip giroscopici che rilevano minuscole rotazioni del corpo della fotocamera e compensano l'elaborazione delle immagini.

inserisci qui la descrizione dell'immagine fonte

Vedi le seguenti domande e le loro risposte per ulteriori informazioni al riguardo.


Questa è un'ottima risposta
Fattie,

8

Sono tre domande in una.

Perché non sentiamo la terra ruotare sotto di noi?

Se stai chiedendo cosa provi quando sei fermo sulla superficie della Terra, è perché

  • L'attrito statico e la forza normale sono forze di vincolo,
  • La differenza tra ciò che ti sentiresti su un pianeta non rotante con la stessa massa e dimensione della Terra e la nostra Terra rotante ci è molto piccola, e
  • Non hai mai provato altro che stare sulla nostra Terra in rotazione.

Le forze di vincolo assumono tutto il valore necessario per soddisfare il vincolo se ciò non viola altre condizioni. Ad esempio, la forza normale spinge normale alla superficie in modo da mantenere l'oggetto vincolato sulla superficie (il vincolo). L '"altra condizione" nel caso della forza normale è che la forza normale può essere diretta solo verso l'esterno. L'attrito entra in gioco se la superficie su cui ci si trova non è in piano. L'altra condizione nel caso dell'attrito statico è che non può superare il coefficiente di attrito statico moltiplicato per la forza normale.

Fnetto=mrΩ2mrΩFsuperficie+Fgravità=Fnetto

Lo stesso risultato si ottiene se si guardano le cose dalla prospettiva di una cornice rotante. Da questa prospettiva, la forza netta apparente è zero. I telai rotanti coinvolgono forze fittizie come la forza centrifuga fittizia. Questo ha la stessa identica grandezza ma la direzione opposta della forza netta calcolata sopra. Il risultato finale è lo stesso.

Qualcuno segnò la propria posizione di decollo in mongolfiera e salì in aria. Rimasero sospesi per un po 'di tempo prima di tornare dritti. Apparentemente il risultato fu che non si erano allontanati dal punto di decollo originale sotto di loro. Forse ho sbagliato tutto ma sono sicuro che è vicino.

Questa è la seconda parte della domanda. A meno che le mongolfiere legate, in genere non ritornino nel punto da cui partono. Le mongolfiere vanno ovunque il vento le porti. Ecco perché le mongolfiere hanno bisogno di squadre di caccia. Una mongolfiera tornerà al suo punto di decollo se il vento è inesistente o se inverte la direzione durante il volo del pallone. L'assetto che ho ignorato sopra è tutt'altro che trascurabile per una mongolfiera. Qui è la forza normale che è trascurabile (è inesistente). Affinché un pallone rimanga fermo, il vento deve essere inesistente e la forza di galleggiamento deve assumere la stessa forma della forza normale per un oggetto fermo sulla superficie della Terra.

Perché la "rotazione della terra" deve essere presa in considerazione per fare il tiro in un tiro a lunga distanza da un fucile, per esempio?

Perché il proiettile si sta muovendo rispetto alla superficie della Terra. Nota bene: sono solo gli scatti a distanza molto lunga, più di un chilometro, in cui la rotazione della Terra deve essere presa in considerazione. Il movimento del proiettile tiene conto di un'altra forza fittizia, l'effetto Coriolis. L'effetto Coriolis è zero per una persona ferma e per un pallone fisso.

L'effetto Coriolis ha due effetti primari sul volo di un proiettile, una deflessione orizzontale e una deflessione verticale. La deflessione orizzontale dipende dalla latitudine, con l'effetto più forte ai poli e zero all'equatore. L'effetto Coriolis fa ruotare gli oggetti in movimento verso destra nell'emisfero settentrionale, ma verso sinistra nell'emisfero meridionale. La deflessione verticale dipende dalla latitudine e dalla direzione. Questa deflessione verticale è più forte all'equatore, zero ai poli o se la direzione del movimento è verso nord o sud. Le deviazioni sono piccole, anche per un proiettile sparato verso un bersaglio a un chilometro di distanza. I centimetri tuttavia possono essere importanti.


2
Sebbene i centimetri possano essere importanti, per i colpi di cecchino (circa 2 km o meno), gli effetti di Coriolis sono sommersi da altri effetti di errore, quindi normalmente non sono compensati. D'altra parte, l'artiglieria a lungo raggio può sentire la necessità di compensare, e l'artiglieria a razzo, con lunghezze di percorso ancora più lunghe (e, soprattutto, tempi di volo più lunghi), correggerà l'effetto.
WhatRoughBeast

"L'effetto Coriolis fa girare gli oggetti in movimento a destra nell'emisfero nord, ma a sinistra nell'emisfero sud. ... Questa deflessione verticale è più forte all'equatore": questo non può essere giusto. Se fosse corretto, la più forte deflessione verso destra sarebbe avvertita da un proiettile sparato parallelamente e infinitamente a nord dell'equatore, mentre la più forte deflessione verso sinistra sarebbe avvertita da un proiettile sparato su una pista parallela infinitesimamente verso sud. In effetti, entrambi saranno deviati verso o lontano dall'origine, a seconda che siano stati sparati verso est o verso ovest.
phoog

@phoog - Quello che ho scritto è corretto. Forse non è meglio scritto, ma corretto. Le accelerazioni di Coriolis verso est, verso nord e verso l'alto sono , - v e sin ϕ , e vvnpeccatoφ-vucosφ-vepeccatoφvecosφφvevnvuvucosφ

Ciò significa che la deflessione orizzontale è proporzionale al peccatoφcosφ

Vedo. Ho perso il cambio di marce nella tua risposta dalla deflessione orizzontale (spostandosi a sinistra o destra) alla deflessione verticale (che è più forte all'equatore). La deflessione orizzontale è più debole all'equatore, il che ha senso se è lì che la sua direzione si inverte, ma ho frainteso che stavi affermando il contrario che è più forte nel punto in cui la sua direzione si inverte.
phoog
Utilizzando il nostro sito, riconosci di aver letto e compreso le nostre Informativa sui cookie e Informativa sulla privacy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.