Fråga:
Hur kan vi se om jorden snurrar utan några externa referenser?
Hygor
2019-08-07 05:42:23 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jordens rotation kring dess axel får den att bula vid ekvatorn och dra ihop sig vid polerna på grund av centrifugalkrafterna.Hur vet vi utan några externa referenser att jorden snurrar om det inte finns något att jämföra den med?Tänk dig till exempel att den snurrade i tomt utrymme utan andra föremål.Böljer det fortfarande vid ekvatorn?

Särskilt, vad kan vi säga teoretiskt om det?

Hej Hygor - Jag försökte redigera din fråga för att göra den tydligare.Vänligen meddela mig om jag inte gjorde ett bra jobb med det!Men kan du klargöra något?Om en snurrande jord bulgar i mitten på grund av centrifugalkrafter, varför tror du att den inte skulle bula om den var helt ensam i rymden?Skulle det inte räcka att mäta mängden utbuktning för att säga att den snurrar?Att kanske förklara varför du tror att det inte kan buka ut skulle hjälpa någon att svara på frågan åt dig.
Använd bara en Foucault-pendel: https://en.wikipedia.org/wiki/Foucault_pendulum
@Cham Det skulle vara ett bra svar om du förklarar hur det fungerar och varför det skulle visa att jorden snurrar (förutom att länka till Wikipedia för mer information).
Du kanske är intresserad av [Mach's Principle] (https://en.wikipedia.org/wiki/Mach%27s_principle)
[Michelson-Gale-Pearson-experimentet] (https://en.wikipedia.org/wiki/Michelson%E2%80%93Gale%E2%80%93Pearson_experiment) är ännu ett experiment som gav ett positivt resultat (kontrasterar detta motMichelson-Morelay-experiment).
@tpg2114 "* varför tror du att det inte skulle buka ut om det var helt ensamt i rymden? *" - "Om du tar bort all materia finns det inget mer utrymme" - https://en.wikipedia.org/wiki/Mach% 27s_principle # Variations_in_the_statement_of_the_principle
Centrifugaleffekten beror inte på referensramen.Om du snurrar kommer dina armar att vilja slänga ut, oavsett din egen kunskap om det.Det faktum att de svänger ut är då observationen du gör, så att du inser att du verkligen snurrar.
Vägning av en massa av lämplig storlek på flera platser (med hjälp av en skala som mäter kraft, t.ex. med töjningsmätare, inte genom att jämföra massor)?Skulle det inte göra det möjligt att beräkna både axeln och vinkelhastigheten?Behöver bara massa, skala och flygbiljetter :) Dessutom får du en världsomspännande semester.
Utan rotation skulle [passatvindarna] (https://en.wikipedia.org/wiki/Trade_winds) inte blåsa västerut och påverka mycket av jordens klimat och landskap.
Jag föreslår att du redigerar frågan för att ställa om situationen om jorden befann sig i ett dammmoln och resten av universum var osynligt snarare än obefintligt.Frånvaro av en mer fullständig förståelse för naturen i rum och tid är det inte helt klart om den enda kroppen i universum kan sägas rotera alls.
@MikeScott Även utan någonting annat i universum skulle delar av planeten röra sig relativt varandra på ett sätt som bara händer om jorden roterar.Effekterna av det kunde fortfarande märkas.
Sex svar:
gingras.ol
2019-08-07 07:37:46 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Eftersom jorden roterar på sig själv är det inte en tröghetsreferens, vilket innebär att det finns ytterligare fiktiva krafter som verkar på föremål i vila i referensramen.För en roterande referens kallas den fiktiva kraften Coriolis-styrkan, som är ansvarig för många fenomen som Foucault-pendel.

Andrew Steane
2019-08-07 15:07:19 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Andra svar har korrekt identifierat några praktiska observationer som kan användas för att fastställa att jorden roterar (gyroskop, spänning i klipporna; Foucault-pendel; bara släppa vardagliga föremål etc.). Här lägger jag till en kommentar om bakgrunden till frågan. Bakgrunden är en intuition som kanske generell relativitet antyder att det inte skulle vara möjligt att säga att ett objekt snurrar utan att titta utanför. Det viktigaste jag vill säga är att allmän relativitet inte antyder det, förutom i en viss specifik mening.

För att få klarhet i detta måste vi skilja på två användningar av ordet "roterande":

  1. något kretsar relativt de avlägsna stjärnorna
  2. en kropp är i stel rörelse kring en axel på ett icke-tröghetssätt

Enligt GR kan man upptäcka rörelse (2) utan att det krävs observationer av resten av universum. Utför bara något av experimenten i andra svar (och nämns kort i mitt inledande avsnitt). Dessutom kan vi göra ett uttalande om vad som skulle hända om det inte fanns någon "resten av universum". Enligt GR påverkar resten av universum den lokala rymdtiden vid någon punkt, men om man på något sätt tog bort resten av universum, och därmed dess inflytande på rymdtiden, skulle den lokala rymdtiden inte förändras så mycket, och man kunde fortfarande särskilja icke-tröghet från tröghetsramar med enkla experimentella tester. Så man kunde fortfarande avgöra om jorden hade rörelsen av typen (2) som anges ovan.

Machs princip nämndes i ett annat svar. Den viktiga punkten här är att universum är inte Machian i ordets mest naturliga mening (definitioner inom detta område är inte helt avgjorda). I denna mening är Machs princip falsk .

Nu en kort kommentar om typ (1).Det är möjligt att ha en tröghetsram (dvs. ingen "rotation" enligt typ (2)) som roterar relativt de avlägsna stjärnorna.Denna situation kallas ramdragning;den inträffar nära stora snabbt roterande kroppar.Det är en liten effekt (dvs. sådan rotation är extremt långsam om inte något som ett svart hål är inblandat).

akhmeteli
2019-08-07 08:14:34 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jordrotation kan detekteras med hjälp av ett gyroskop ( http://www.tkt.cs.tut.fi/research/nappo_files/Symposium_Gyro_Technology_2010_web.pdf). Det ser ut som att utrustningen som används i artikeln kostar under $ 1000 (exklusive en dator).

EDIT (8/24/2019): En annan metod föreslogs av Compton (Science 23 maj 1913: Vol. 37, nummer 960, s. 803-806):

"om ett cirkulärt rör fyllt med vatten placeras i ett plan vinkelrätt mot jordaxeln, rör sig den övre delen av röret med vattnet i det österut i förhållande till den nedre delen. Om röret är snabbt roterade 180 grader runt sin öst- och västdiameter som en axel, den del av röret som var på ovansidan uppnår en relativt västlig rörelse när den vrids nedåt (eftersom den närmar sig jordaxeln). Men vattnet i denna del av röret behåller en stor del av sin ursprungliga österutrörelse, och detta kan detekteras på lämpligt sätt. "

"Om då $ \ alpha $ är vinkelhastigheten för jordens rotation, $ r $ cirkeln i vilken röret är böjt ... den relativa hastigheten mellan vattnet och röret när det snabbt vrids från ett läge vinkelrätt mot jordens axel 180 grader är ... $ \ alpha r $ ."

"För att förhindra konvektionsströmmar är det bäst att hålla ringen normalt i horisontellt läge, i vilket fall den relativa rörelsen naturligtvis är $ \ alpha r \ sin \ phi $ , där $ \ phi $ är försöksledarens latitud. "

För $ r = 0.993 m $ och latitud $ 40 ^ {\ circ} 48'33 '' $ span> (Wooster, Ohio), vi får hastigheten på cirka $ 0,05 mm / s $ ;den genomsnittliga hastigheten som observerades av Compton överensstämde med den beräknade hastigheten med 5% noggrannhet.Compton mätte vattenhastigheten genom att observera oljekulor som infördes i vattnet med hjälp av ett mikrometermikroskop.

Glöm inte [Bob Knodel Experimentet] (https://www.youtube.com/watch?v=J9p2Yrbp3xA)
jmh
2019-08-07 07:20:52 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Med hjälp av vad NASA vet kan du skjuta en liten missil österut från ekvatorn och sedan starta en identisk missil västerut från ekvatorn.Om ingen snurrning går missilerna samma avstånd.Även om detta kommer att fungera verkar svaret från The Photon mer praktiskt.lol

Dast
2019-08-07 18:53:50 UTC
view on stackexchange narkive permalink

This is a Major debating point

Mycket har teoretiskt sagts om detta. Du har återupptäckt ett långvarigt argument i fysikens filosofi.

Det kallas ofta "hinkargumentet" som ett av de mest kända exemplen är en hink med vatten som snurrar, och så är vattennivån inte platt (bulgar upp sidorna centrifugalt) precis som ditt exempel med jordens hav som bular vid ekvatorn.

https://en.wikipedia.org/wiki/Bucket_argument

Det är ett långvarigt problem bland fysikerna. En av dem (Ernst Mach) var särskilt bekymrad över detta och hans bekymmer matades in i utvecklingen av allmän relativitet. Mach trodde att all rörelse måste vara relativ, så att centrifugalkraften som driver vattnet att bula utåt vid ekvatorn faktiskt orsakas av "de fasta stjärnorna" (på något sätt), så att i ett tomt universum med bara jorden ensam skulle du inte ' vet inte om det snurrade eller inte och vattnet inte skulle bukta ut.

Det gick dock inte att lösa problemet med General Relativity. Med GR i ett tomt universum med bara en hink med vatten (eller jorden) vet skopan / jorden fortfarande om den snurrar eller inte.

De är två läger om vad detta betyder:

(1) - Vår bästa fysikteori säger att rotation är absolut inte relativ. Så är det förmodligen. Saker "vet bara" när det snurrar, detta behöver ingen speciell förklaring.

(2) - Detta är ett riktigt stort problem och visar att allmän relativitet inte är helt rätt. En dag kommer vi att hitta en bättre teori som fixar den så att saker bara kan berätta när de snurrar genom interaktion med andra saker.

De är människor i båda lägren. Vi kanske aldrig vet vilken grupp som har rätt.

Newtons tröghetslag förutsäger centrifugalkraft som egentligen inte är en kraft.Betraktar relativitet en bättre modell än Newton betyder att vi måste hitta en utbuktande förutsägelse i relativitet?
Jag är inte helt säker på vad du menar @WGroleau.Newtons mekanik och GR förutser båda att en "fiktiv" centrifugalkraft måste införas när man gör fysik i en icke-tröghetsram (som ett snurrrum).Effekterna av denna kraft observeras lätt så båda teorierna är "rätta" att inkludera den.En "Mach-ian" skulle emellertid hoppas att en ny, bättre teori en dag skulle kunna föreslås, varigenom centrifugalkraften fortfarande finns i roterande ramar, men uppstår på ett sätt som följer Machs princip.(EG. Något i materiens fördelning i universum säger att ramen snurrar).
OK, då säger du att vi redan hittat nämnda förutsägelse i GR.
Ja.Om GR inte förutspådde en centrifugalkraft i snurrande referensramar (snurrrum), skulle den inte matcha den verklighet vi ser, så skulle den kasseras som en teori.
Om det inte förutsade det OCH inte förutsäga det, skulle det fortfarande behöva kasseras?
Intressant fråga, jag antar att det inte skulle behöva vara.Precis som evolutionsteorin gör inga förutsägelser om centrifugalkraften existerar eller inte och det är helt klart bra.Men om GR hypotetiskt berättade för dig att du kunde flytta till en roterande ram och INTE introducera något nytt (centrifugalkraft) skulle det indikera att det inte matchade verkligheten.
Dmitry Grigoryev
2019-08-07 17:13:14 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Jordens tyngdkraft motverkas av centrifugalkraften i mätbar grad.Detta är en av anledningarna till att fritt fallacceleration är mindre vid ekvatorn jämfört med polerna.



Denna fråga och svar översattes automatiskt från det engelska språket.Det ursprungliga innehållet finns tillgängligt på stackexchange, vilket vi tackar för cc by-sa 4.0-licensen som det distribueras under.
Loading...