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不同的视角

手上的东西碰落以后,我们会发现,它是垂直下落的,我们会感到奇怪,并想有没有可能它降落的线路不是直线,而是另一种线路呢。其实,在一个没有与我们一起参与地球运动的观察者那里,就会发生这样的事情。

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图24 对于地球上的观察者而言,自由下落物体的路线是直线

就让我们以上述观察者的眼睛来看一下物体的降落。图24中,有一个重球,从500m的高度自由降落。当然,这个物体在降落的同时参与了所有的地球运动。我们没有发现物体这些额外的快速运动,是因为我们自己也会参与这些运动。如果我们能摆脱地球运动,那么我们会发现,这个物体的运动路线不是垂直向下,而完全是另外一种路线。

比如,假设我们不是从地表观察物体的降落,而是从月球上。月球伴随地球围绕太阳运动,但不参与地球的自转。所以,当从月球上观察时,我们会发现物体有两种运动:一种垂直向下,另一种,是之前没有发现的运动,即沿着地表向东运动。两种同时发生的运动,当然,是由于力学作用形成的,因为一种(降落)是不匀速的,而另一种是匀速的,所以,物体最终的运动将会是曲线。图25中表示的就是这条曲线:月球上目光敏锐的观察者,看到地球上降落物体的运动路线就是这样的。

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图25 同样的运动路线,在月球上观察者的眼里是曲线

让我们再走一步:来到太阳上,我们有超强的天文望远镜,能观察到重球落到地球。站在太阳上,我们不参与地球的自转,也不参与地球的公转。结果,从太阳上我们可以发现降落的物体同时有3种运动(图26):

1.垂直落向地表;

2.沿着地表向东运动;

3.围绕太阳运动。

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图26 地球上自由降落的物体同时沿地表做圆周运动,因为地球自转,所以地表上的点画出了这个圆

第1种运动距离为0.5km;第2种运动——物体降落的10秒内,在莫斯科的纬度上等于0.3×10=3km;第3种运动——最快的运动——每秒30km。在物体降落的这10秒内,物体将沿地球轨道运动300km。与如此巨大的运动相比,前两种运动——向下0.5km和3km的横向运动——几乎发现不了,从太阳上观察,我们会注意到最大的位移。我们究竟会看到什么呢?大约就是图27中所示的情形(没有考虑比例尺)。地球向左运动,而下落的物体——从地球上位于右边的点落到了地球上左边相应的点上(只是稍稍往下些)。在图上,我们已经说过,没有考虑比例尺:在10秒内,地心并没有像艺术家描绘的那样运动了10 000km,而是只运动了300km。

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图27 从太阳上观察图24中地球上垂直降落的物体,会发现什么?(不考虑比例尺)

再往前看,我们到某个恒星上去,即到达某个遥远的恒星,以便能脱离太阳的运动。在那里我们可以发现,除了上述3种运动,降落的物体还有第4种运动——相对这颗恒星的运动。第4种运动的距离和方向取决于我们抵达的到底是哪颗恒星,即整个太阳系相对这颗恒星做何种运动。图28中描绘了其中一种可能的情况,即身处这颗恒星上观察时,太阳轨道面与地球轨道平面成锐角,运动速度为每秒100km(实际情况中,恒星可能会有这样的速度)。在10秒内,下落的物体沿着自己的运动方向被带走了1 000 km,当然,这种运动使物体的线路变得更加复杂。如果从另一个恒星上观察,这条路线的长度和方向都会发生变化。

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图28 在遥远恒星上的观察者的眼里,物体是怎样落到地球上的

我们还可以再走远一点:银河系之外的观察者不参与恒星系围绕宇宙中其他物体的快速运动,在这些观察者眼里,降落到地球的物体路线是怎样的呢?但我们没有必要走这么远,因为现在我们已经明白,换一种视野,同一个降落物体的线路就完全不一样了。 4T7MtpMcfw4iiSXzKogvuOFABW5QvuhCao0a8iM3GMRrfhoWEekiTG7tOcp4QNQ2

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