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    如果地球是平的,飛船如何發射?
    • 作者:管理員 更新時間:2013/11/18 18:26:49 【字號: 】 本條信息瀏覽人次共有

        過去,大部分的古文明都認為地球是平的,而且大部分都將地球默認為是靜止的物體。然而時至今日,我們都知道地球事實上是一個巨大的、轉動著的球體。而且,地球的曲率和自轉運動都會對太空船的發射產生重大影響,本文將就這一點為您詳細介紹。

    2005年10月19日土衛六的最后一個火箭從范登堡空軍基地升空。
    NASA(美國國家航空航天局)供圖
    2005年10月19日土衛六的最后一個火箭從范登堡空軍基地升空。

        1851年法國物理學家讓.傅科(Jean Foucault)做了一個著名的實驗,測出地球上存在一種之前未知的力量。當時,他在巴黎國葬院的穹頂上懸掛了一根67米長的繩索,下方吊著一個28千克重的擺錘。依照人們日常生活的經驗,這個碩大無比的擺應在沙盤上畫下自己唯一且恒定的軌跡。然而神奇的是隨著每一次擺動,地上巨大的沙盤便留下一個新的擺錘運動痕跡,這些運動痕跡并未重疊,這只大擺并沒有始終按一條直線來回往復,沙盤上的每一條軌跡留痕都稍稍偏離了原來的軌跡(準確地說,在這個直徑6米的沙盤邊緣,兩個相鄰的軌跡的末端間相距大約3毫米)。經過一段時間后,擺動的方向更是偏轉了一個很大的角度。基于這個實驗,傅科當即宣布:“我們看到了地球的轉動。”

    科氏慣性力也會搗亂
    例如在1982年英、阿馬島戰爭中,英國海軍炮手在射擊中根本無法命中阿根廷軍隊的艦船, 正是由于艦炮的設計者假設海戰是在 英國本土(北半球)進行,因而根據科氏慣性力作了向左的校正。而馬爾維納斯群島位于南半球(約南緯50°),炮手不懂科氏慣性力,結果在射擊中產生了雙倍的向左誤差。

        地球表面的所有物體均沿緯線方向隨地球自西向東旋轉運動,因此地上的一切物體都受到科氏慣性力(Coriolis force)的作用。在北半球,物體都受到向右的偏轉力,也就是有向右偏轉的趨勢。而在南半球的偏轉則表現為向左的趨勢。這種趨勢在地球兩極最大,而在赤道上慣性力則為0。

        雖然人們日常生活所受的科氏慣性力影響并不大,但是遠距離拋射的彈丸或宇宙飛船卻受其影響很大。這是由于他們運行距離較長,即便是很小的誤差角度,在遠距離運動之后仍可能造成很大的位移。

        艦炮的射程最遠只有幾十公里,而發射載人飛船上天火箭的拋射距離是艦炮的幾十倍乃至幾百倍。所以神舟七號發射的時候也必然需要考慮到科氏慣性力的影響,做出相應的修正;否則太空船上天之后可能因為定位出現問題而無法被地面觀察站發現及引導,而這樣會極大地威脅到航天員的生命安全。如果地球是平的且不會轉動,那就不需要考慮科氏慣性力的作用,飛船升空的計算也會簡單很多。

        除了科氏慣性力之外,地球自轉本身所蘊含的速度對于太空船發射而言是個必須考慮的問題。因為被發射太空船的飛行速度是由運載火箭的速度與地球速度的轉動分量疊加起來形成的。越接近赤道的位置,距離地心就越遠,自轉速度就越快。因此在運載火箭的速度一定的情況下,發射場的緯度越低,可利用的地球轉動速度越大,發射太空船的軌道速度就越大——這也就是為什么世界各國都會盡量將自己的火箭發射基地設在接近赤道的位置。我國新設立的海南島衛星發射基地的設立也是這個原因。

    如果地球是平的
    NASA(美國國家航空航天局)供圖

        除了要考慮緯度的問題之外,發射太空船還必須要從西向東發射。因為地球的轉動方向就是沿緯線方向從西向東轉動的,向東發射會比向西發射能更大限度地利用地球的轉動能量,這實質上是借助地球的自轉力來提高太空船的飛行速度。

        當然,如果地球是平的且不轉動,則無需考慮向哪個方向發射這種問題:反正向任何一個方向發射都沒有什么區別。

        毫無疑問地球是圓的,因此在30公里外的東西即便是您視力再好也無法看到。因為地球上彎曲度決定了30公里外的物體在地平線以下,您的視線被地球擋住了。這也就是為什么在海上看船都會先只看到桅桿,而后才能看到船體。太空船并不是一個可以獨立運行的個體,即便是發射成功之后它仍需要地面的監控和支持,這樣上面的航天員才能工作。甚至大部分飛行指令都是地面指揮站下達的,因此如果地面和太空船無法正常溝通的話,對于航天員而言無異一場災難。

        正是由于地球是圓的而且在不停地轉動,所以除非太空船在太空中處于同步軌道、與地面站始終保持在同一位置上,否則隨著地球的轉動,地面站就無法和太空船保持聯系,因為這時它就被地球自身擋住了。所以要想能隨時跟太空船保持聯系,只能在全球多個地點布設觀測站或者通信中繼點,這樣地面指揮中心和太空船之間即便被地球阻隔,仍能保持通信暢通。美國和前蘇聯由于有多處海外軍事基地和大量的同盟國,以此要解決這個問題相當簡單:只要所需地區建立一個太空觀測站即可。而由于中國缺乏海外基地,只能通過海上太空觀察船來完成任務。這能從根本上解釋,為什么神舟太空船發射時遠望號太空觀測船必須同時出動,航行到指定海區以作為地面的保障力量。

        當然,如果地球是平的,就根本沒有任何出動遠望號作為保障的必要了:只要一個地面站就能解決從衛星到太空船發射的所有問題。

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