Sterrekunde

Waarom werp die aarde se rotasie ons nie van die oppervlak af nie?

Waarom werp die aarde se rotasie ons nie van die oppervlak af nie?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Die aarde draai ongeveer duisend kilometer per uur. Moet ons nie van die oppervlak afgegooi word nie?

Ja, ek weet dat iemand 'swaartekrag' sou opmerk, maar fisies moet ons van die aarde se oppervlak gegooi word. Wetenskaplikes sê dat swaartekrag ons hier hou, maar dit lyk asof dit die fisika weerspreek. Miskien kan iemand dit beter aan my verduidelik.


Dit weerspreek nie fisika nie, hoewel dit verwarrend kan wees. Ek het gelees dat Ptolemeus die roterende Aarde-hipotese verwerp omdat hy van mening was dat dit baie sterk winde moes opwek.

Die "vliegkrag", meer korrek, die sentrifugale krag kan bereken word en dit is baie kleiner as die swaartekrag. (Ek is nie goed met formules nie, dus slaan ek die wiskunde vir eers oor).

Een manier om hieroor te dink, is om Newton se eerste wet te oorweeg, en 'n voorwerp in beweging bly teen dieselfde snelheid en in dieselfde rigting. Die aarde is groot genoeg dat dit op jou vinnig draaiende oppervlak voel asof jy stilstaan ​​omdat jy meestal in 'n reguit lyn beweeg. Dit neem 6 uur om 90 grade te draai. Stel jou voor dat jy in 'n motor is en jy voel die kant na die kant toe as die motor draai. Stel jou nou voor dat die motor baie vinnig beweeg, maar dit neem 6 uur om links te draai. Die draai is stadig genoeg dat die "opheffingskrag" in die geval van die aarde of die sywaartse krag in die teoretiese motor wat die ses uur lange draai neem, skaars raakgesien word.

Die snelheid van 1000 km / h by die ewenaar word glad nie opgemerk nie, omdat dit hoofsaaklik in die lineêre rigting is, met slegs 'n baie stadige draai, en grootliks reguit en konstant is met 'n konstante snelheid. Die rigtingverandering is te klein om op te merk.

U moet die rotasie van die aarde vir lang afstande in ag neem. Dit raak die heersende winde van die aarde en dit moet in ag geneem word met ruimtevlug, raketlanseer en skerpskutters, vir skote op lang afstand moet die kromming en rotasie van die aarde in ag geneem word wanneer daar op ver teikens geskiet word.

Maar dit is ver na week om mense van die aarde af te gooi. Die aarde sal 17 keer vinniger moet draai om dit te laat gebeur.


OK, die rede waarom ons nie van die oppervlak van die aarde geslinger word nie, is dat die rotasiekragte nie groot genoeg is om dit te doen nie.

Onthou dat die aarde gevorm is omdat materiaal deur sy eie swaartekrag saamgetrek is. As die aarde so vinnig sou draai, sou daardie materiaal afgegooi word en sou die aarde, soos ons dit ken, nie gevorm het nie. Dit is 'n bietjie eenvoud, maar dit is redelik.

Wiskunde vorentoe. :-)

Die swaartekrag wat ons ervaar is:

$$ F_g = g_e M_o = frac {GM_eM_o} {R_e ^ 2} $$

Waar die "e" -teken vir die Aarde en die "o" vir die persoon is.

Dit is die basiese Newton-vergelyking vir gravitasiekrag.

Die gravitasiekrag is altyd direk na die middelpunt van die Aarde.

Nou is die vergelyking vir die krag wat ons ervaar as gevolg van rotasie 'n bietjie ingewikkelder, want ons draai om 'n as (noord-suid) en die krag van rotasie wissel volgens breedtegraad.

$$ F_c = M_o frac {v ^ 2} r $$

En:

$$ v = frac {2 pi r} T $$

$$ r = R_e cos theta $$

Waar $ T $ is die tydperk van rotasie en $ theta $ is die breedtegraad.

Dit werk uit as:

$$ F_c = M_o frac {4 pi ^ 2r} {T ^ 2} = M_o frac {4 pi ^ 2R_e cos theta} {T ^ 2} $$

En die rigting van daardie krag is loodreg op die rotasie-as. Ons moet dus uitvind hoeveel krag ons radiaal daaruit ervaar - weg van die sentrum en dit is:

$$ F'_c = M_o frac {4 pi ^ 2R_e cos ^ 2 theta} {T ^ 2} $$

Om ons van die aarde af te gooi wat ons nodig het $ F'_c> F_g $. So is dit ook?

Die grootste waarde vir $ F'_c $ is by die ewenaar ($ theta = 0 $) en ons kry (in SI-eenhede):

begin {align} F'_c & = M_o keer 0.034 ; { rm m / s ^ 2} F_g & = M_o keer 9.8 phantom {00} ; { rm m / s ^ 2} end {belyn}

Die rotasiekrag is dus eenvoudig te klein om swaartekrag te oorkom. Ons kan nie van die aarde afgegooi word nie.

Hoe vinnig sou die aarde dan moes draai sodat ons van die aarde af gegooi sou word?

Dit benodig:

$$ frac {4 pi ^ 2R_e} {T ^ 2}> g_e $$

Dus:

$$ T ^ 2 < frac {4 pi ^ 2R_e} {g_e} $$

$$ T <2 pi sqrt { frac {R_e} {g_e}} = 5066 sms {sekondes} $$

Ons het dus 'n dag van minder as een en 'n half uur nodig om van die planeet geslinger te word. Vir die kort tydjie waaraan ons desperaat kon vasklou, sou dit duiselig wees.

As die aarde so vinnig gedraai het, sou dit in elk geval nie lank duur nie - eers sou die oppervlak geskei word en dan sou die binneste lae afgegooi word. Die aarde sou in die eerste plek nie gevorm het nie (ten minste nie in iets soos die huidige vorm nie) omdat ons swaartekrag nodig het om sterk genoeg te wees om dinge bymekaar te hou.

Let ook op dat die aarde weens die rotasiekragte nie heeltemal 'n sfeer is nie - dit is 'n bietjie geswel aan die ewenaar as die pole (omdat die netto krag na binne by die pole groter is, terwyl daar by die ewenaar hierdie klein maar merkbare krag is) vanaf die rotasie). Hierdie effense onverbiddelikheid verander die getalle 'n klein bietjie, maar nie veel nie en is nie die moeite werd om in detail te gaan nie.


Waarom werp die aarde se rotasie ons nie van die oppervlak af nie? - Sterrekunde

Ons het skrikkeljare omdat die rewolusie op die aarde rondom die son nie presies 365 dae is nie, maar ongeveer 6 uur verlof van die figuur af. As ons geen skrikkeljare gehad het nie, sou ons kalender nie met die lug in pas wees nie en sou ons uiteindelik Kersfees in Julie hê.
My vraag is die volgende: Die aarde se rotasie is eintlik ongeveer 4 minute skaam van 24 uur. Waarom val ons horlosie nie uit die sinchronisasie met die son nie, dit wil sê sonder om 'skrikkel minute' te hê, sou die son nie uiteindelik middernag direk bokant wees nie?

Dit is 'n goeie vraag. Die dag word gedefinieer as die tyd tussen die een dagbreek (of die middaguur) en die volgende ', d.w.z. die dag word gedefinieër met betrekking tot die ligging van die son in die lug. Nou draai die aarde om die son in die lug, en die tyd wat die son neem om dieselfde posisie in die lug te neem, is dus langer as die tyd wat die aarde een keer om homself gedraai het. U kan uself hiervan oortuig deur 'n prentjie van die aarde in 'n wentelbaan om die son te teken en terselfdertyd om homself te draai.

Die rotasieperiode van die aarde is dus eintlik 4 minute minder as wat ons eendag noem. As gevolg hiervan is die posisie van die son teen die middag ongeveer in die lug, maar die sterre dryf stadig uitmekaar. Dus, die sterre wat vandag om middernag oorhoofse is, sal stadig aan die lug beweeg totdat dit 6 maande uitmekaar oor die lug sal wees.

As ons eerder 'n dag definieer as die tyd wat die aarde neem om presies een keer om hom te draai, dan sal die son, soos u noem, op een of ander dag om middernag oorhoofs wees.

Hierdie bladsy is laas op 28 Junie 2015 opgedateer.

Oor die skrywer

Jagadheep D. Pandian

Jagadheep het 'n nuwe ontvanger vir die Arecibo-radioteleskoop gebou wat tussen 6 en 8 GHz werk. Hy bestudeer 6,7 GHz metanol masers in ons Galaxy. Hierdie masers kom voor op plekke waar massiewe sterre gebore word. Hy behaal sy doktorsgraad aan Cornell in Januarie 2007 en was 'n postdoktor aan die Max Planck Insitute vir Radiosterrekunde in Duitsland. Daarna werk hy by die Institute for Astronomy aan die Universiteit van Hawaii as die Submillimeter Postdoctoral Fellow. Jagadheep is tans by die Indian Institute of Space Scence and Technology.


Justin A. Parr - Tegnoloog

Waarom lei die aarde se rotasie ons nie na die ruimte nie?

Vinnige samevatting:

  • Swaartekrag lok alle voorwerpe na die Aarde en die middelpunt. Die versnelling as gevolg van die swaartekrag op die aarde en sy oppervlak is 9,8 meter per sekonde, per sekonde.
  • Sentripetale krag op aarde is die swaartekrag wat werk op voorwerpe (ons) wat om die aarde wentel, en ons wentel toevallig op die oppervlak van die aarde, met sy presiese rotasiesnelheid, omdat swaartekrag & # 8220gom & # 8221 Aarde draai op sy rotasie-as.
  • Sentrifugale krag is die ongebalanseerde reaksie van traagheid op sentripetale krag.
  • Dus sentrifetale krag trek ons ​​voortdurend na die aarde terwyl ons wentel, terwyl die sentrifugale krag die traagheidsneiging van massa (ons liggame) is om aan te hou om in 'n reguit lyn te beweeg (bv. Na die ruimte geslinger).
  • Die pond (lb), in normale verwysing, is 'n eenheid van gewig (krag). Die kilogram is 'n massa-eenheid.
  • Krag = Massa * Versnelling (F = ma)
  • Die aarde en sy omtrek by die ewenaar is ongeveer 40.075 km. By die ewenaar beweeg die oppervlak van die aarde met ongeveer v = 464 m / s (1.044 mph).
  • Die rotasie (w) van die aarde is ongeveer 15 grade per uur (.0042 deg / s), wat natuurlik gelyk is aan een volle rotasie per dag.
  • Die aarde se gemiddelde radius (r = middelpunt tot oppervlak) is ongeveer 6.370 km.
  • Sentripetale versnelling by die ewenaar, a = v ^ 2 / r, is ongeveer 0,034 m / s / s.
  • Die breedtegraad, gemeet in grade, van 'n gegewe plek begin by 0 by die ewenaar en eindig by 90 grade by die noord- of suidpool. As u 'n lyn vanaf die middelpunt van die Aarde trek, is dit die hoek waarteen die lyn van sy naaste punt op die ewenaar afgebuig word.
  • In die Verenigde State is die gemiddelde breedte ongeveer 39 grade, wat wissel van ongeveer 29,76 grade in Houston, TX tot ongeveer 48,23 grade in Minot, ND.
  • As u noordwaarts beweeg, neem die afstand van die oppervlak vanaf sy draaias af. Op die gemiddelde Amerikaanse breedtegraad is die radius van die oppervlak tot die rotasie-as slegs ongeveer 4 951 km
  • Op 39 grade noordelike breedte is die Aarde se lynvormige snelheid (aan die oppervlak) ongeveer 360 m / s (811 mph)
  • Die resulterende sentripetale versnelling (a = v ^ 2 / r) is 0,026 m / s / s
  • F = ma, dus 1 kg massa (2,2 lb op aarde se oppervlak) * 0,026 m / s / s lei tot 'n sentripetale krag van 0,026 Newton (N), of ongeveer 0,06 lb (ongeveer 0,096 oz) 1/100 van 1 oz)

Aangesien sentrifugale krag die ongebalanseerde reaksie is, is die grootte dieselfde en werk dit in die teenoorgestelde rigting (bv. Gooi ons uit na die ruimte)

Ons kan dus die formule hierbo gebruik om die sentrifugale krag vir enige willekeurige massa in die VS (op seespieël, gebaseer op die gemiddelde breedtegraad) te bereken.

Die berekening:

  1. Skakel om na kilogram: gewig in lb (op die aarde en sy oppervlak) / 2.2 = massa in kg
  2. Vermenigvuldig massa in kg met sentripetale versnelling, 0,026 m / s / s = sentripetale krag in Newton (N)
  3. Omskep Newton (N) in lb: krag in N / 4.45 = krag in lb.

Vereenvoudig, dit kom neer op:

Dus is enige gewig in lb (op aarde & # 8217; s oppervlak) keer .0027 gelyk aan die sentripetale (sentrifugale * -1) krag, op die aarde & # 8217; s oppervlak, op VS gemiddelde breedtegraad.

Enkele maatstafberekeninge:

  • 100 lb massa = 0,27 lb sentrifugale krag
  • 150 lb massa = 0,40 lb sentrifugale krag
  • 200 lb massa = 0,54 lb sentrifugale krag
  • 374 lb massa = byna presies 1 lb sentrifugale krag.

Soos u kan sien, is die traagheidskrag wat op ons reageer op sentripetale krag 'n klein fraksie van die swaartekrag op ons. Dus, ons vlieg nie & # 8220 af & # 8221 in die ruimte in nie.


Dieper delf

Dit het in Desember 2018 verander, toe hy deur die bedrywige plakkaatsaal op die American Geophysical Union se jaarlikse konferensie geloop het. Daar het Vidale die werk van Jiayuan Yao, nou 'n navorsingsgenoot in geofisika aan die Nanyang Technological University, raakgesien.

Yao het tienduisende aardbewings gefynkam op soek na pare wat op verskillende tye op dieselfde plek tref. Deur die seismiese golwe wat die binnekern van 40 van hierdie geologiese tweeling bewei het, te vergelyk, het hy gehoop om die raaisels wat diep op ons planeet was, uit te wis.

"Dit is regtig goeie data," onthou Vidale. Die interpretasie van Yao van die data het egter nie na superrotasie gewys nie, en eerder gesuggereer dat iets anders aan die gang was.

Hy is geïntrigeer deur hierdie raaisel, en Vidale het teruggekeer na sy datastel oor die kernontploffings, maar met die oorspronklike ontledingskodes wat nêrens te vinde was nie, moes hy van voor af begin en met 'n opgedateerde metode nog dieper in die rimpels van die Koue Oorlog delf.

Sy ontledings wat daaruit voortvloei, het steeds superrotasie opgelewer, maar dit was stadiger en akkurater as die vorige ramings, en het eerder gewys op die nuut beskryfde koers van 0,07 grade per jaar tussen 1971 en 1974.


Antwoorde en antwoorde

As ek u reg verstaan, vra u waarom 'n draaiende gyroscoop nie weerstand bied met val nie.

Die draai gee dit hoekige momentum. Om om te val, moet daardie hoekmomentum verander. 'N Wringkrag is nodig om die hoekmomentum te verander. Wringkrag x tyd = verandering in hoekmomentum. Wringkrag word voorsien deur swaartekrag en wrywing. Aangesien dit aanvanklik bykans perfek vertikaal is (dit kan nooit perfek wees nie), is die swaartekrag aanvanklik klein. Dit neem 'n volgehoue ​​wringkrag (veroorsaak deur swaartekrag) oor 'n voldoende tydperk om die hoekmomentum van die gyroscoop genoeg te verander sodat dit kan omval.

In die limiet van geen wrywing maak die swaartekrag die hoogste voorganger (meer presies die hoekmoment wat nodig is), maar laat dit nie val soos dit die geval is as dit nie draai nie. Die rede is inderdaad die wringkrag. Dit word mooi gevisualiseer, byvoorbeeld hier

As ek u reg verstaan, vra u waarom 'n draaiende gyroscoop nie weerstand bied met val nie.

Die draai gee dit hoekige momentum. Om om te val, moet die hoekmomentum verander. 'N Wringkrag is nodig om die hoekmomentum te verander. Wringkrag x tyd = verandering in hoekmomentum. Wringkrag word voorsien deur swaartekrag en wrywing. Aangesien dit aanvanklik bykans perfek vertikaal is (dit kan nooit perfek wees nie), is die swaartekrag aanvanklik klein. Dit neem 'n volgehoue ​​wringkrag (veroorsaak deur swaartekrag) oor 'n voldoende tydperk om die hoekmomentum van die gyroscoop genoeg te verander sodat dit kan omval.

Ek is nie seker of dit goed is om 'n skakel by te voeg nie. Indien nie, herinner my asseblief.


aan die einde van hierdie video val die wiel al draai dit aanhoudend. Ek wil 'n formule hê wat wys hoe wrywing die gyroscoop beïnvloed

U kan dit alles uitwerk, dit is nogal 'n hanteerbare probleem. Neem byvoorbeeld die konfigurasie wat deur @ vanhees71 gekoppel is, en neem aan dat die hoek tussen die plaaslike vertikale en die lyn wat die aarde se middelpunt met die Noordpool verbind, ## gamma ## is [u kan ## gamma = 0 ## instel as die apparaat op die Noordpool geleë is]. Beskou 'n Aarde vaste raam ## < hat < mathbf>, hoed < mathbf>, hoed < mathbf> > ## en 'n vaste raamwerk vir gyroscoop ## < hat < mathbf>, hoed < mathbf> ', hat < mathbf> '> ## wat verband hou met 'n rotasie ## mathsf( varphi) ## rondom die ## hoed < mathbf> ## as $ begin hoed < mathbf> ' hat < mathbf> ' einde = begin cos < varphi> & amp sin < varphi> - sin < varphi> & amp cos < varphi> end begin hoed < mathbf> hoed < mathbf> einde$ Skryf die hoeksnelheid waarmee die Aarde om sy as draai as ## boldsymbol < Omega> = Omega ( cos < gamma> hat < mathbf> + sin < gamma> hat < mathbf>)##.

Laat ## psi ## die hoek wees waardeur die gyroscoop om sy as gedraai het. Ten opsigte van 'n traagheidsraamwerk (spasie-vaste), neem die hoeksnelheid van die gyroscoop die vorm aan begin
boldsymbol < omega> & amp = boldsymbol < Omega> + ( dot < psi> hat < mathbf> '+ dot < varphi> hat < mathbf>) \

& amp = ( Omega sin < gamma> cos < varphi> + dot < psi>) hat < mathbf> '- Omega sin < gamma> sin < varphi> hat < mathbf> '+ ( Omega cos < gamma> + dot < varphi>) hat < mathbf>
eindewaar ons ## hat < mathbf gekies het> '## sodanig dat dit langs die asrigting van die gyroscoop lê, word die traagheidstensor relatief tot die massamiddelpunt van die gyroscoop dus ook gereduseer tot diagonale vorm ## (I_) = mathrm(a, b, b) ##. Dan is die hoekmomentum rondom die massamiddelpunt relatief tot die traagheidsraamwerk (ruimtevas) niks anders as ## mathbf = a ( Omega sin < gamma> cos < varphi> + dot < psi>) hat < mathbf> '- b Omega sin < gamma> sin < varphi> hat < mathbf> '+ b ( Omega cos < gamma> + dot < varphi>) hat < mathbf>##.

Dit moet voldoende inligting wees om die bewegingsvergelykings te bepaal nadat u ## dot < mathbf geskryf het> = mathbf = alfa hoed < mathbf> '## vir sommige ## alpha in mathbb##. Dit kan ook help om te weet dat elke vektor in die gyroscoopbasis aan die vergelyking voldoen ## dot < mathbf> = ( dot < varphi> hat < mathbf> + vetdruk < Omega>) times mathbf##.


Het die rotasie van die aarde invloed op vlugtye?

Waarom het die rotasie van die aarde nie 'n invloed op hoe lank die vlug vanaf oos-wes / wes-oos is nie? oorspronklik verskyn op Quora: die plek om kennis op te doen en te deel, wat mense bemagtig om by ander te leer en die wêreld beter te verstaan.

Antwoord deur Robert Frost, instrukteur en vlugkontroleur by NASA, op Quora:

Het die rotasie van die aarde 'n invloed op hoe lank dit neem om van oos na wes te ry teenoor dieselfde roete van wes na oos? Neem dit jou 'n ander hoeveelheid tyd om deur jou slaapkamer van oos na wes te stap as om van wes na oos te loop?

Waarom sou u verwag dat die rotasie van die aarde die lengte van 'n vlug vir 'n vliegtuig sal beïnvloed? 'N Vliegtuig wat by die ewenaar op die aanloopbaan sit, ry ooswaarts teen 1600 km / h (1600 km / h), net soos die grond daaronder teen daardie snelheid ry. As dit nie was nie, sou dit lyk of dit met groot spoed agteruit rol. Sodra die vliegtuig van die grond af oplig en begin vlieg, het dit nog steeds daardie 1600 km / h (1600 km / h), net soos die grond.

As u dink dat 1600 km / h (1000 km / h) verdwyn, watter krag het u dan weggeneem? Newton se eerste bewegingswet sê vir ons dat “...'N Voorwerp in beweging gaan voort met dieselfde snelheid en in dieselfde rigting, tensy dit deur 'n ongebalanseerde krag beïnvloed word. ” Om hierdie beweging te laat verdwyn, is 'n krag nodig.

As daar so 'n krag was, sou dit nie op u reageer as u 'n oomblik in die lug gespring het nie? As u 'n oomblik in die lug kan spring, kan u die 1000 km / h (1600 km / h) wat u het, uitvee deur stil te staan ​​op die bewegende grond, dan sal u ongeveer 450 m (1450 voet) land van waar u die eerste keer gespring het. Dit gebeur duidelik nie.

En as daar so 'n krag van die grond af was wat jou op 450 m / s (1450 voet / s) vorentoe laat beweeg het as jou liggaam onbeweeglik wou wees, sou dit nie 'n helse spanning op jou voete uitoefen nie ?

Die aarde draai. Die atmosfeer rondom die aarde draai saam met die aarde. Alles op die grond, in die water of in die lug draai ook - met die aarde - op dieselfde snelheid as die aarde.

Wat die reistyd vir oos-wes versus wes-oos kan beïnvloed, is die algemene winde wat veroorsaak word deur die coriolis-effek wat weer ontstaan ​​as gevolg van die rotasie van die aarde. Op sommige breedtegrade is die heersende winde weswaarts en op ander breedtegrade ooswaarts.

Hierdie vraag oorspronklik verskyn op Quora - die plek om kennis op te doen en te deel, wat mense in staat stel om by ander te leer en die wêreld beter te verstaan. U kan Quora volg Twitter, Facebook en Google+. Meer vrae:


Waarom werp die aarde se rotasie ons nie van die oppervlak af nie? - Sterrekunde

Ek het 'n vraag wat my pla. Ek was vroeër in die bus en gooi 'n appel. Die bus het beweeg, maar die appel het altyd weer in my hand geval. Waarom het die bus nie om die appel beweeg sodat die appel verder agtertoe geland het nie?

Dit het my aan die dink gesit: die aarde draai honderde meter per sekonde, dus as ons spring, al is dit vir 'n halwe sekonde, moet ons nie baie meter verder land nie? (Alhoewel ons in 'n gebou of iets kan bots.)

Ek het 'n vraag gelees oor wat sou gebeur as die aarde sou ophou draai, en die antwoord het gesê dat alles wat nie op die grond vas was nie, sou voortgaan om te draai, sodat ons teen geboue en so sou neerstort. As dit sou gebeur, hoekom spring ons dan of val en val ons op dieselfde plek?

Jammer dit het my so lank geneem om op u vraag te reageer - hopelik is dit nie te laat vir 'n antwoord nie!

Ek dink ek sal begin deur te praat oor die busdeel van die vraag. As u en 'n appel op 'n bus klim, en die bus in die straat begin beweeg, het u en die appel albei dieselfde snelheid as die bus. (Dit is logies, reg, omdat julle albei saam beweeg.) Om iets wat beweeg te stop, moet u 'n krag gebruik om dit te vertraag, net soos wat u 'n krag moet gebruik om dinge in die eerste keer te laat beweeg. plek. (Kyk byvoorbeeld na hierdie vrae wat voorheen gevra is.) Daar is 'n fisika-wet (Newton se eerste bewegingswet) wat vir ons sê dat 'voorwerpe in beweging geneig is om in beweging te bly'. As u die appel in die lug gooi terwyl hy in die bus is, beweeg dit al met dieselfde snelheid as die bus vorentoe, en daar is feitlik geen krag om die beweging in hierdie rigting te vertraag nie (as u aanvaar dat dit nie van die plafon af spring nie) ). Daarom, terwyl dit in die lug is, beweeg die appel saam met u, die bus en die ander passasiers vorentoe en kom dit in u hand neer.

Dit is dieselfde ooreenkoms met die aarde. Ons is almal op die bewegende aarde, en ons ry met dieselfde snelheid as die aarde. As ons dus opspring, hou ons aan met dieselfde snelheid waarmee ons voorheen beweeg het, want daar is geen krag om ons te keer nie. As 'n groot krag op die vaste aarde toegepas word (soos 'n groot impak) en dat dit in een oomblik sou ophou draai, sou ons in die moeilikheid wees omdat die aarde sou ophou beweeg, maar omdat daar geen krag op toegepas is nie ons, ons sou nog steeds met dieselfde snelheid ry as voor die impak (baie vinnig). Ek dink as al die mense op die aarde vasgeplak sou wees, sou die krag van die impak ook vir ons vertaal word en sou ons vertraag, maar in werklikheid is ons vry om vorentoe te vlieg.

Ek dink 'n motorongeluk is 'n goeie analogie hiervoor. As u baie vinnig ry en die motor baie skielik stop (soos u iets tref), sal u liggaam vorentoe vlieg omdat u 'n snelheid vorentoe gehad het en geneig is om in die rigting te bly. As u met 'n veiligheidsgordel aan die motor sit, bly u in die motor omdat die veiligheidsgordel 'n krag uitoefen wat u op sy plek hou. Maar as u nie 'n veiligheidsgordel dra nie, kan u uit die motor vlieg. Net so, as die aarde regtig vinnig sou stop en ons nie gehou word nie, sou ons redelik vinnig vlieg. Maar solank as wat die aarde beweeg, beweeg ons daarmee rond, sodat wanneer ons opspring, ons terselfdertyd op en rond beweeg, sodat ons op dieselfde plek afkom.


Waarom maak die probleem met die n-liggaam nie die draai kurwes van skyfstelsels onvoorspelbaar nie?

Die verskil tussen die waargenome en verwagte rotasiekurwes van skyfstelsels word verklaar deur die teenwoordigheid van donker materie.

Maar hoe het ons selfs 'n voorspelde rotasiekurwe vir skyfstelsels?

Beteken die probleem met die n-liggaam nie dat die radiale snelhede van die sterre in 'n sterrestelsel heeltemal chaoties en onvoorspelbaar is nie?

Die probleem met die n-liggaam beteken nie dat trajekte heeltemal chaoties en onvoorspelbaar is nie. Dit beteken net dat daar geen analitiese oplossing vir drie of meer liggame is nie. Ons kan steeds numeriese simulasies doen tot 'n arbitrêre mate van presisie - slegs beperk deur ons berekeningsbronne.

Die algemene tegniek is om die tweelyfoplossing op elke moontlike paar liggame in die simulasie te bereken, en die effekte op elke liggaam vir 'n gegewe tydstap saam te vat. Die aantal berekeninge is eweredig aan n ^ 2, so dit word baie vinnig tydrowend. Verskeie metodes word gebruik om die resultaat met minder kompleksiteit te benader.

U kan chaoties verwyder. Dit is absoluut chaoties op lang tydskale.

Dit is waar, maar ek glo dat hy verwys na die feit dat wentelbane van drie of meer voorwerpe slegs metastabiel is vir die meeste konfigurasies of heeltemal onstabiel is. Dit is natuurlik 'n vereenvoudiging van die geval met 'n donker materie + baryon (ek is 'n grootskaalse simulasie), maar ek glo dat dit meer ooreenstem met vrae oor OP's. U punt oor berekening is steeds baie belangrik vir die vlak waarop ons dit kan bereken, wat nie naby individuele sterbane is nie. Dit is tans nader aan bolvormige trosse.

Ek is 'n postdoktorale navorser wat my hoofsaaklik toespits op simulasies van sterrestelsels in N-liggaam tipe simulasies.

As u genoeg liggame kry, kan u basies voorspel oor die algemene grootskaalse eienskappe van 'n stelsel. Die pad van 'n individuele ster kan chaoties wees, maar as u 'n stelsel van tweehonderd biljoen sterre het, begin dit alles uit te vaar, en u kan dinge eintlik begin behandel soos 'n soort vloeistof ('n botsinglose en 'n botsingvrye vloeistof). Dit is basies wat ons met regte vloeistowwe doen - ons behandel 'n stelsel van 'n groot aantal molekules met grootskaalse grootmaatwaardes. In hierdie simulasies kan u dus nie sê & quotdit is wat met die son sal gebeur & quot. Maar u kan sê & quotdit is hoe die sterre 'n spiraalarm sal vorm & quot, selfs al kan u nie presies voorspel nie watter sterre sal op enige tydstip deel uitmaak van 'n spiraalarm.

Daar is soveel sterre (en soveel gas en donker materie) dat, tensy 'n paar sterre mekaar basies raakloop, elke ster eintlik 'n swaartekrag voel wat net redelik glad verander. U kan hierdie dinge dus met rekenaarsimulasies doen en redelik akkurate antwoorde kry.

Oor die algemeen lyk dit & # x27s eintlik baie soos weer- en klimaatmodelle. Daar is baie chaos daarin, maar oor die algemeen kan u ordentlike voorspellings maak, veral as u nie bekommerd is oor die klein besonderhede nie.

Beteken die probleem met die n-liggaam nie dat die radiale snelhede van die sterre in 'n sterrestelsel heeltemal chaoties en onvoorspelbaar is nie?

Sterre en sonnestelsels in 'n sterrestelsel het nie veel interaksie nie, maar dit is heeltemal te ver van mekaar. Dit is natuurlik nie van toepassing op sterre in die bult nie (die & quotcenter & quot van die sterrestelsel), maar as dit by die skyf kom, is dit 'n geldige aanname. Dit word dus effektief 'n tweeliggaamsprobleem met 'n ster en die sterrestelsel.

Sterre en sonnestelsels in 'n sterrestelsel het nie veel interaksie nie

Dit is in stryd met waarom spiraalstelsels arms het, en waarom hierdie arms mettertyd verander. Ek dink die verklaring vir OP & # x27s se vraag is dat die trajekte van individuele sterre steeds onvoorspelbaar is. As gevolg van die probleem met die n-liggaam, is statistiese benaderings egter goed genoeg om sterrestelsels te modelleer sonder om te getrou te wees aan die manier waarop elke ster beweeg.

Daar word gedink dat die rotasie van 'n spiraalstelsel soos 'n maalkolk is, met die deeltjies nader aan die middelpunt wat 'n baie vinniger hoeksnelheid het as die sterre aan die buitenste grense. Dit was nie te lank gelede met direkte skuifmeting wat bewys het dat die sterre aan die rand van die galaktiese rand dieselfde hoeksnelheid het as dié na die middel nie. Die spiraalstelsel draai soos 'n soliede skyf, die spiraalarms word deur swaartekraggolfpulse gevorm. Dit is wat die behoefte aan die & quotdonker saak & quot-konstruksie veroorsaak het.

In sterrekunde en fisika word dit al meer as 100 jaar bereken teenoor waargeneem, teoreties versus empiries. Die melkwegrotasie is volgens die Newtonse meganika geskoei. Daar is 'n moontlikheid dat Newtonse meganika nie oor baie lang afstande en groottes werk nie, want dit werk nie vir baie klein afstande en groottes nie.

Sterrestelsels draai vinniger as wat moontlik sou wees. Die sentripetale krag moet hulle uitmekaar ruk (of ten minste die meeste sterre aan die buitekant in die intergalaktiese ruimte weggooi). Ons kan dit waarneem met behulp van die Doppler-effek. Die Doppler-effek stel ons in staat om 'n verandering in lig waar te neem gebaseer op of 'n voorwerp nader of verder van ons af beweeg. (Die Doppler-effek is wanneer 'n golf uitgestrek of saamgepers lyk omdat die bron weg beweeg of nader aan ons is.) As die Doppler-effek gebruik word met 'n hoë resolusie-foto van 'n sterrestelsel, kan ons die rotasie daarvan waarneem, botsing van sterrehoë nie die paaie wat ons sou verwag dat die saak sou gaan, en groot verskille tussen die hoeveelheid rotasie en die massa van die sterrestelsels. In sterretrosbotsings het die saak nie direk die paaie gelok wat ons verwag het nie. Dit kan verklaar word deur 'n deeltjie wat nie veel agter mekaar wissel nie. Die verskille tussen wat ons met sterrestelsels waargeneem het en wat ons meet, kan verklaar word as daar groot hoeveelhede donker materie in 'n stralekrans rondom elke sterrestelsel is. Die beraming van die hoeveelheid massa is net so maklik soos om met die regte gereedskap te draai. Ons het net die lig nodig wat dit produseer, ons het nie genoeg massa gevind om die sterrestelsel bymekaar te hou nie.


Direkte waarnemings bevestig dat mense die aarde se energiebegroting uit die weegskaal bring

'N NASA-superrekenaarmodel wys hoe kweekhuisgasse soos koolstofdioksied (CO2) - 'n belangrike drywer van aardverwarming - dwarsdeur die jaar in die aarde se atmosfeer wissel. Hoër konsentrasies word in rooi getoon. Krediet: NASA se Scientific Visualization Studio / NASA se Global Modelling and Assimilation Office

Die aarde het 'n begroting - 'n energiebegroting. Ons planeet probeer voortdurend die vloei van energie in en uit die aarde se stelsel balanseer. Maar menslike aktiwiteite bring dit uit balans, en dit veroorsaak dat ons planeet in reaksie daarop warm word.

Stralingsenergie kom die aarde se stelsel binne van die sonlig wat op ons planeet skyn. Sommige van hierdie energie weerkaats die aarde of die atmosfeer terug in die ruimte. Die res word opgeneem, verhit die planeet en word dan uitgestraal as termiese stralingsenergie op dieselfde manier as wat swart asfalt warm word en op 'n sonnige dag hitte uitstraal. Uiteindelik gaan hierdie energie ook na die ruimte, maar sommige daarvan word weer opgeneem deur wolke en kweekhuisgasse in die atmosfeer. Die geabsorbeerde energie kan ook teruggestuur word na die aarde, waar dit die oppervlak nog meer sal opwarm.

As u meer komponente byvoeg wat straling absorbeer - soos kweekhuisgasse - of diegene wat dit weerspieël, verwyder, soos aërosols, word die aarde se energiebalans weggevoer en veroorsaak dat meer energie deur die aarde geabsorbeer word in plaas daarvan om in die ruimte te ontsnap. Dit word 'n stralingsforse genoem, en dit is die dominante manier waarop menslike aktiwiteite die klimaat beïnvloed.

Klimaatmodellering voorspel dat menslike aktiwiteite die vrystelling van kweekhuisgasse en aerosols veroorsaak wat die Aarde se energiebegroting beïnvloed. 'N NASA-studie het hierdie voorspellings vir die eerste keer met direkte waarnemings bevestig: stralingskrag neem toe as gevolg van menslike optrede, wat die planeet se energiebalans beïnvloed en uiteindelik klimaatsverandering veroorsaak. Die artikel is op 25 Maart 2021 aanlyn in die tydskrif gepubliseer Geofisiese navorsingsbriewe.

"Dit is die eerste berekening van die totale stralingskrag van die aarde met behulp van globale waarnemings, wat rekening hou met die gevolge van aërosole en kweekhuisgasse," het Ryan Kramer, eerste skrywer op die papier, en 'n navorser van die NASA se Goddard Space Flight Centre in Greenbelt, Maryland, gesê. , en die Universiteit van Maryland, Baltimore County. 'Dit is 'n direkte bewys dat menslike aktiwiteite veranderinge in die energiebegroting van die aarde veroorsaak.'

NASA se wolke en die Aarde se stralingsenergiestelsel (CERES) bestudeer die vloei van straling aan die bokant van die aarde se atmosfeer. 'N Reeks CERES-instrumente het sedert 1997 deurlopend op satelliete gevlieg. Elke meet hoeveel energie die Aarde se stelsel binnedring en hoeveel blare, wat die totale netto verandering in straling gee. Hierdie data, in kombinasie met ander databronne soos oseaanhitte-metings, toon dat daar 'n energiewanbalans op ons planeet is.

"Maar dit vertel ons nie watter faktore veranderinge in die energiebalans veroorsaak nie," het Kramer gesê.

Hierdie studie het 'n nuwe tegniek gebruik om te bepaal hoeveel van die totale energieverandering deur mense veroorsaak word. Die navorsers het bereken hoeveel van die wanbalans veroorsaak is deur skommelinge in faktore wat dikwels van nature voorkom, soos waterdamp, wolke, temperatuur en oppervlakte albedo (in wese die helderheid of weerkaatsing van die aarde se oppervlak). Die Atmosfheric Infrared Sounder (AIRS) -instrument op NASA se Aqua-satelliet meet byvoorbeeld waterdamp in die Aarde se atmosfeer. Waterdamp absorbeer energie in die vorm van hitte, dus veranderinge in waterdamp sal beïnvloed hoeveel energie uiteindelik die aarde se stelsel verlaat. The researchers calculated the energy change caused by each of these natural factors, then subtracted the values from the total. The portion leftover is the radiative forcing.

Other satellites and instruments – like CERES – monitor incoming energy from the Sun and energy that is emitted back into space. Credit: NASA’s Scientific Visualization Studio

The team found that human activities have caused the radiative forcing on Earth to increase by about 0.5 Watts per square meter from 2003 to 2018. The increase is mostly from greenhouse gases emissions from things like power generation, transport and industrial manufacturing. Reduced reflective aerosols are also contributing to the imbalance.

The new technique is computationally faster than previous model-based methods, allowing researchers to monitor radiative forcing in almost real time. The method could be used to track how human emissions are affecting the climate, monitor how well various mitigation efforts are working, and evaluate models to predict future changes to the climate.

"Creating a direct record of radiative forcing calculated from observations will allow us to evaluate how well climate models can simulate these forcings," said Gavin Schmidt, director of NASA's Goddard Institute of Space Studies (GISS) in New York City. "This will allow us to make more confident projections about how the climate will change in the future."


E. Water Going The Wrong Way Down The Sink

How slow is slow enough? Well, a quick order of magnitude calculation can be used here. Figure that after the first second of draining a sink has gotten set in whichever way it's going to spiral down the sink. it only gets stronger after it starts moving (since the velocity towards the drain picks up). Figure an average particle is at a radius of ten centimeters from the drain, so a micron per second corresponds to about 2 microradians per second angular velocity that can be changed before things get out of hand. Or about 100000 seconds per rotation. one rotation per day, roughly. Give or take an order of magnitude and one full rotation per hour is all the Coriolis Effect can reverse. Even take two orders of magnitude and you still can have water spinning at once every few minutes and still be spinning the "wrong" direction enough to ignore the Coriolis Effect and go down the sink its own way. This is certainly "not visibly moving."

Of course, many sinks will exhibit no visible spin at all if they are small enough that no relic spin can work up to a good whirl and will only spiral if the water is let out while still rotating very visibly.

As to whether there's a conspiracy among sink manufacturers to sell only clockwise-encouraging faucets south of the Equator and counterclockwise faucets north of it is a topic for another day. The reader is encouraged to search the journal Wetenskap where I am told a pair of serious studies are presented (unfortunately, I don't know which issues the articles are in, or even which year. my information is still secondhand). The results were that after you carefully control all the variables (use a large wooden tub, control the temperature throughout the tub, have the drain be a tube extending up into the tub to avoid friction effects with the tub walls, start the water off spinning the "wrong" way, etc) and wait 18 hours for the water to settle down, water does indeed spiral down the sink opposite directions in the two hemispheres. But this effect is so subtle that it wouldn't ever be seen in your bathroom sink.