飞船绕月飞行后返回地球,飞机顺着地球自转飞行和逆向飞行有什么区别

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飞船绕月飞行后返回地球,飞机顺着地球自转飞行和逆向飞行有什么区别?

顺飞和逆飞无非就是速度快与慢的问题。

一般的飞行员会这样告诉你,飞得快慢和地球自转没有半毛钱的关系,都是因为西风的影响。

飞船绕月飞行后返回地球,飞机顺着地球自转飞行和逆向飞行有什么区别

一般飞行员之所以这样回答,是因为从物理原理上说,飞机和地球是处于同一个惯性系中,而地球的自转是相对于太阳系这个惯性系,也就是说,相对于和地球处于同一个惯性系的飞机来说,地球是没有自转的。就像你站在原地向东和向西扔石头一样,同样的力,同样的距离,,又好比在航行的轮船上,从船头走到船尾和从船尾走到船头的时间和距离都是一样的。不会因为轮船行走的快慢,或者水流的快慢而有影响,这和在地球表面飞行的飞机一个道理。

所以一般飞行员都会告诉你,因为高空有风的影响,从西往东飞是顺风,所以飞得快,从东往西飞是逆风,所以慢。所以一般飞行员会说,飞机飞得快慢和地球自转没有半毛钱的关系!

实际上,资深飞行员认为这飞得快慢和地球自转真有几毛钱的关系。因为这个西风的产生确确实实和地球自转有关系:

以北半球为例:地球的大气层是和地球在一个惯性系中,西风的产生最初原因和地球自转没有关系。在冬天北半球中纬度地区,南边的低纬度地区的地面温度比在北边的高纬度地区地面温度高很多;在空中,由于不同温度下,空气压力的递减率不一样,温度越高的地方递减越慢。也就是说,同样的一万米高度,在低纬度地区的大气压力比高纬度地区的压力要大很多。流体力学的基本原理就是流体会从压力高的地方向低的地方流动(所谓的水平气压梯度力)。也就是说---在北半球,在中纬度地区上空会产生一个从低纬度方向向高纬度方向,也就是从南向北的气体流动,这就是我们所说的风。

由于地球是自西向东自转的,地球上不同纬度相对于地球轴线(南北极连线)线速度是不一样的,纬度越低,线速度越大。所以在北半球运动的物体都会向右转(南半球左转),这个就是和抽水马桶的漩涡都往一个方向旋转是一个原理。在物理学上我们就假想所有的运动的物体都受到一个右转偏向的力,取名叫科氏力(Coriolis force)!当由于气压的不同,风最初从低纬度往高纬度吹时,由于受到科氏力的影响,所以以后就会一直右偏,右偏,最后一直到所受的低纬度和高纬度之间的水平气压梯度力和科氏力大小一样时,就不再偏转,这时候的风大概也就从西往东吹了。

风的大小,决定于南北温差的大小,所以在冬天中纬度地区上空都有很强的自西向东的风。而夏天,由于温差不明显,所以几乎没什么明显的风。

最正确的说法是,在冬天,当飞机从西往东飞时,因为空中有强的顺风,所以飞得快。而产生顺风的原因是因为原本由于南北温差而引起的气压递减率不一样进而产生的自南向北的风受科氏力(由于地球自转)影响被改向到自西向东吹。而在夏天,没有大的温差,也就没有了最初自南向北的风、同样也就没有地球自转的科氏力的影响,在南半球,虽然科氏力是向左的,但是从赤道往极地是往南,左偏以后还是自西向东。所以同样在南半球的冬天(我们的夏天)的时候,当有足够的温差而产生风的时候,从北至南开始的风,由于科氏力的作用,向左、向左、再向左,最后也是自西向东吹了。

美国登月是怎么回到地球的?

最近正值人类登月五十年纪念,有很多人对其中的细节兴趣,特别是登月之后的宇航员到底是怎么返回地球的,更是让很多人非常费解。其实关于登月的宇航员怎么回地球这件事,答案非常简单:宇航员就是坐着火箭回来的呀。

如下图所示,土星五号火箭大家可能非常熟悉,但是土星五号到底运载了什么东西,大家就不一定清楚了。其实土星五号的顶部最终会分离出来两个飞船,分别是登月舱和指挥舱——宇航员就是在这两个飞船中飞向月球、登陆月球然后又返回地球的。

如下图所示,左边就是指挥舱,右边就是登月舱。当两名宇航员登陆月球的时候,指挥舱就飞行在月球的轨道上。而且大家应该也看到这两艘飞船里面有圆柱形/球状的罐子,这些罐子里面装满了燃料,指挥舱、登月舱就是凭借这些燃料飞行、登陆的。

当登月舱降落到月球上之后,就是下面这个样子的。实际上基本是登月舱,也不是一个完整的结构,而是由上下两个部分组成。其中上面的那个部分就是所谓的“上升级”。

如下图所示,就是登月舱的分解图,其中上面的半个就是“上升级”。而在这张图片里面我们也看到了上升级中也含有大量的燃料罐,里面储存着上升级飞出月球所需要的燃料。

下面这幅动图就展示了上升级是如何飞出月球的。有人会问了,上升级的燃料怎么可能把宇航员送出月球,难道不需要巨大的火箭吗?

确实,从地球上发射卫星需要巨大的火箭,这是因为地球的质量远远超过月球,所以需要把卫星加速到更大的速度才能够让卫星进入太空(地球的逃逸速度是11.2公里/秒,而月球的逃逸速度只有2.4公里/秒左右,差别巨大),同时地球上有空气阻力的作用,所以需要把火箭造成细长的形状,以最大程度上减小空气阻力。

但是这两个问题在月球上都不存在,因此飞船很容易就可以进入到月球轨道了。

事实上,决定卫星能不能够飞到太空的,最重要的一个参数就是燃料占整个发射系统的重量。不要看“上升级”个头小(总重4.7吨),但是其中居然有超过2.3吨的高性能燃料(偏二甲肼),所以在如此多的燃料的加持下,上升级进入月球轨道自然就不是什么难事儿了。

那么,上升级飞到太空中之后,又是怎么回到地球的呢?

不要忘了,月球轨道上还运行着指挥舱呢。在月球轨道上,宇航员手动操纵上升级和指挥舱对接,然后两个飞船就一起飞回地球了。

有人质疑,说那个时代怎么可能有卫星的对接技术?实际上早在1966年的双子星计划中美国就实现了手动对接技术。阿波罗计划中的月球轨道对接也是宇航员手动完成的。

阿波罗计划中的月球轨道对接具体过程可以见中国探月工程总设计师吴伟仁写的《深空探测器自主导航原理与技术》,不服气可以去喷他。

最后,在指挥舱的燃料的推动下,宇航员就可以回地球了——这样解答了你的疑问了吗?

阿波罗登月如何返回的?

指令舱上有火箭,让指令舱可以起飞,月球的质量远远小于地球,起飞难度不大。

指令舱也不是直接加速到进入地球轨道,而是让它跟能够跟月球轨道上的返回舱碰头完成捕获对接。之后返回舱抛弃指令舱,返回地球。这个过程也不是跟开车似的直接一条直线开过去,需要不断绕圈,绕完月球绕地球,回到地球轨道后就跟其他载人飞船降落方式一样了。原理上不难理解,可怕的是这么复杂的过程,居然没有失误!!!

从地球乘坐宇宙飞船出发?

在地球上,你一直往一个方向走是可以回到原点,因为地球是个三维球体,有大小 ,无边界。但如果照搬到宇宙上来,那得先说明几个条件,首先,你的飞船是以什 么样的速度飞行?亚光速?光速?超光速?其次,要搞清我们这个宇宙是什么样子 的,平滑的?曲面的?封闭的? 先说第一点,现有理论下是不允许任何有静质量的物体能够达到或超越光速的,所 以你有再大的能量,也只能以无限接近光速的速度飞行。好的,你有了这样一艘飞 船,飞向星辰大海,不用担心寿命问题,因为只要你的飞船速度足够接近光速,根 据相对论效应,你的时间是足够飞到时间的尽头的(如果时间有尽头的话)。 再说第二点,很关键,那就是我们这个宇宙是什么样的,有三个备选答案:1,宇 宙是平直的,那么宇宙空间是无穷大的平面,顶多会有一些褶皱。2,宇宙是开放 的,那么宇宙空间会是一个无穷大的马鞍面,也是无穷大的。3,宇宙是球面,那 么我们的宇宙空间就是有限的,如果这个空间足够小,甚至可能比可观测宇宙还小 ,那么,在这种情况下,我们看到几百亿光年远的星系很可能是近处同一个星系绕 了宇宙几圈的光。你可以从下图想象下。 但是,我们现在所观测的结果是,远处的星系正加速远离我们,宇宙正在加速膨胀 ,我们的宇宙很可能是个开放的宇宙,所以,你的飞船就算有足够的燃料,足够的 时间也不可能再回到原点了。至于超光速飞行,空间折叠黑洞白洞什么的,这里就不讨论了 ,可以留言讨论。

以光速离开地球一天再飞回来?

爱因斯坦的相对论明明很多人号称很懂,但是仍旧都装作看不到继续提出一些达到光速或者超过光速的问题。这不,这就是一个无视相对论提出的问题,既然如此,我们也就暂且抛开思维枷锁,好好探讨一二吧。

光子的速度是光速,因为光子没有静质量。有质量物体速度越大,动质量也越大,当一个物体无限接近光速时,此物体的动质量接近于无限大。那么一旦达到光度,必然的结果就是这个物体的动质量达到无限大。在我们宇宙之中,无限大的质量预示这黑洞,预示这彻底的割离我们空间。所以,如果一个物体速度达到光速,那么这个物体就会直接突破我们的三维空间,去到更高的维度之中,类似于打通了一道时空之门一样。

在进入高维之后,时间已经失去了三维中的意义,因为高维中时间是可视化的。就像是电影<星际穿越>里面演的那样,高维中我们可以看到过去,甚至可以通过引力作用于过去。我们无法直接穿越于过去,因为只有引力子才可以随意渗透到不同的维度之中,其它基本粒子不行。所以,不论我们在高维中如何运动,时间都无法作用于我们本身。虽然我们去到高维空间,手表的指针或者数字仍然会走,但是却没有实际的物理学意义了。

所以,如果以光速离开地球飞行,则会进入高维空间。至于时间,则失去了意义。

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