上一篇小编写了《如何证明地球是圆的》(☜点击阅读原文),引发了小可爱们激烈的讨论,小编从所有评论里面挑出来今日最佳留言↓
今天我们来讨论一下,我们不借助“高科技”并只在近地表的情况下,如何证明地球在自转呢?
中国人民的领袖,马克思主义者,伟大的无产阶级革命家、战略家和理论家,中国共产党、中国人民解放军和中华人民共和国的主要缔造者和领导人,诗人,书法家毛泽东同志,小编一点都不是为了凑字数,有一句诗云:
坐地日行八万里,巡天遥看一千河。
这句诗的意思是,人们住在地球上,因地球自转,于不知不觉中,一日已行了八万里路。
地球直径约一万二千五百公里,以圆周率三点一四一六乘之,得约四万公里,即八万华里,这是地球的自转(即一天时间)里程。
地球在宇宙的天际运行,人坐在地球上放眼天外,等于巡视宇宙,可以看到无数像银河那样的星系。真是霸气外露而又充满科学道理。
那么,古人是如何知道地球在自转呢?
古人认为太阳东升西落的原因是太阳、月亮、星星都在围绕地球转动,即“地心说”。
16世纪时,“太阳中心说”的创始人哥白尼曾依据相对运动原理提出了地球自转的理论。可从他提出这一理论后的相当长一段时间内,这一理论只能停留在让人们从主观上接受的水平。
直到19世纪才被法国的一位名叫傅科的物理学家,用他自己设计的一项实验所证实。
傅科:让我的大铁球来证明!
1851年的某一天,法国物理学家莱昂·傅科邀请各界名流来到法国巴黎先贤祠,他要在这里进行一次公开的科学实验。
先贤祠建成于1790年,里面供奉着法国历史上做出过重大贡献的人物。先贤祠顶部有个中空的穹顶,穹顶距地面将近70米,傅科的实验就在穹顶底下的大厅里进行。
傅科先让人在穹顶上安装了一个钟摆装置,钟摆长67米,垂在下面的摆锤是一个重达28公斤的圆铁球,铁球的下方嵌入了一根尖针,尖针深入到地面上摆放的直径6米的沙盘里。
傅科在法国巴黎万神庙的圆顶上将他亲手制作的傅科摆吊上,让摆在广场上悠然自得地摆动着。这时,成千上万人前来观看这一奇妙的实验。随着时间一分一秒地流逝,他们发现了奇迹,那就是摆在悄悄地发生着“移动”,并且是沿顺时针方向发生旋转。
有的人在摆动开始时,明明看到摆球运动到自己眼前,又荡了回去,可经过一段时间后,摆球竟离自己越来越远。这对于围观的人们来讲,他们通过对现象的观测都得出这样的结论,眼看着自己没有移动,那一定是摆平面发生了“移动”。
所以究竟是怎么回事呢❓❓❓我们往下看👇
傅科摆的奥秘
傅科摆的摆动作为地球自转的有力证据,现已为世界所公认。我国北京天文馆的大厅里就有一个傅科摆,一个金属球在一根系在圆穹顶上的长长细线下来回摆动着。下面是一个刻着度数的像铁锅似的大圆盘,人们可以由此读取摆动平面旋转的度数。
上一篇我们介绍的如何证明地球是圆的(☜点击阅读原文)就提出了这种方法,但其实原理是不一样的,古代人计算时间都是看星星,我们在地球上看到的星星,大多是遥远的恒星散发的光芒,由于距离遥远恒星的位置几乎都是固定的,但是我们在晚上不同时段看同一颗星星,会发现星星的位置有所移动,既然星星位置恒定,那么在运动的只能是地球本身。
另外,在地球上可以观察到星体的移动痕迹。在晴朗的时候,可以找到一个空旷的地方,晚上拿着手机打开摄像头慢慢旋转,可以观察到行星在向西偏移。其实这并不是行星在偏移,而是地球在自西向东的运转,我们在地球上是不动的,但地球是动的,所以就形成了这样的星图轨迹。
地球时刻不停地在自转,地面上水平运动的物体,必然相对地发生持续的右偏(北半球)或左偏(南半球)。因此我们只需要在大于等于两次地向不在同一直线上的方向(这样是为了避免与地球转动方向重合而观测不到偏移的现象)抛射炮弹,假设炮弹能飞的足够远,我们就能很明显看到炮弹的水平轨迹与炮筒不在同一个方向。
与炮弹法类似的道理,假设有一口足够深的垂直井,从洞口垂直向下抛射一个物体(避免碰到洞壁),地球时刻不停自转,由于自转速度随高度而增加,物体自高处下落的过程中,必然具有较高的向东的自转速度,而必然坠落在偏东的地点。为了证实这一点,有人曾在很深的矿井中进行试验。试验结果是:自井口中心下落的物体,总在一定的深度同矿井东壁相撞,从另一个侧面证实了地球的自转运动。当然,这种现象在地理两极观测不到。
地球在时刻不停地自转,由于惯性离心力的作用,地面的重力加速度是赤道最小,两极最大;地球不是正球体,而是赤道略鼓,两极略扁的旋转椭球体。重力测量和弧度测量的结果,证实了这些观点的正确性,也就从一个侧面证实了地球的自转。
先用一只脸盆装满水,放在水平且不易振动的地方,待水静止后,轻轻放下一根木质细牙签,并在牙签的一端做一个记号,记住牙签的位置,过几个小时后,再去看时你就会发现,牙签已经转动了一定角度,看起来好像是牙签在转动,其实它并没有转动,而是地球在转动。在北半球,牙签作顺时针转动,因为地球自转在北半球看起来是逆时针方向的,南半球则与北半球相反。
不管是浴室还是水库放水的时候,水涡是会旋转出现的。这其实就是因为地球自转形成了偏向力,也就是向心力,一般情况下北半球为逆时针旋转,南半球为顺时针旋转。
台风和飓风的旋转方向也是一样的,从卫星云图上,会发现这些台风和飓风也是呈现旋转现象。通常在南半球为顺时针旋转,北半球为逆时针旋转,这其实就是地球自转产生的偏向力对大气环流的作用导致的。
黑天白天轮流转换。在我们千万年的文明之中,祖先们将地球自转周期定为了365天,分出来二十四个节气,还制定了春耕,芒种,寒露,霜降等气候,而这一切也是因为地球在绕着太阳旋转而成。在我们的书中,都可以看到地球在转,周围还有其他星球,而地球在自转的同时,受空间引力的影响,一直都在围绕北极星运转。
由此,人们将地球的南北极中间有一根自转轴想象了出来。当地球的北半球靠近太阳时,北半球是白天,南半球是黑夜,当南半球靠近太阳时,南半球是白天,北半球是黑夜。当阳光射在北半球较多的时候,北半球就是夏季,另一边就是冬季;逐渐移动到南半球的过程就是秋天;当阳光射移动到南回归线较多的时候,南半球就是夏天,另一边就是冬天。
在北半球路面一般是左边磨损的比较严重,南半球则是右边磨损的严重;东西向的铁路,北半球一般都是南面的磨损比较严重,南半球则是北边。
同样地,北半球河边一般都是南边的岸边冲积比较严重,南半球则是北边比较严重。如果河面上有垃圾漂浮物的话一般也会聚集在南岸(北半球),这些都是由于地球的旋转方向形成的。
怎么样~
有没有学到证明地球在自转的方法鸭?🙋🙋🙋
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美编:杨梓涓
校对:张腾飞