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标题: 无奖竞答，为什么飞中国比飞德国时间长？ [打印本页]
作者: ace    时间: 3.3.2010 00:11
标题: 无奖竞答，为什么飞中国比飞德国时间长？
知之为知之，不知google知。
作者: Eros    时间: 3.3.2010 00:17
响应楼主号召，积极进行baidu
7 T' V7 Z( _  B5 @  I7 u9 g7 {! X5 U0 y. m+ E3 i
为什么从德国飞到中国往返耗时不一, [- W; [' ^  X" b, m$ p) U
为什么从德国飞往中国的耗时比返程快2小时。 7 z8 C9 n( T& `# P4 |

. R- P# i" v. r! n, b首先，这不是因为地球自转，因为飞机是从地面起飞的，所以飞机在地面时已经具有了和地球自转相同的线速度，所以如果不存在大气层的话，飞机不管从那个方向起飞，所用的时间应该是一样的。举个简单例子，地球旋转的速度在赤道大概是每秒462米左右，但是你从地面向上跳，落下来的时候还是回到原地，所以地球自转对飞机同样没有影响，否则我们坐着热气球升起来，等德国转到脚下再落下来好了，环球一周也不过24小时而已。  z7 L( a! A6 [+ `; a, [2 w
9 j0 I1 ~+ D6 B  }: w
其次，南北纬30-60度之间的高空有一个叫做西风带的大气环流，这个高度上常年刮着西风，它是由副热带高气压像副极地低气压之间气流因为地转偏向力引起的。而中国和欧洲的航线正好经过这个西风带，从中国到德国是自东向西，正好逆风，而从德国到中国正好相反，所以飞行时间就不一样了。6 v# a' }" w7 _

' c5 o: N+ I( g; k; Q) x+ ]大气环流在高中地理里应该讲过，如果不明白的话可以自己搜索一下。
作者: Laplace    时间: 3.3.2010 00:50
回复 2# Eros 5 Z. T; Z: E1 O, @) M+ \- _8 P
" H& c+ U. x. o

! ^9 W* {. _% p4 s; b    西风是由于科里奥利力吧，当然从法兰克福飞上海的话，飞机本身也受到科里奥利力的影响。但是现代导航系统肯定能算一个最经济路线。
作者: Eros    时间: 3.3.2010 00:58
本帖最后由 Eros 于 3.3.2010 01:01 编辑 - N: A$ B" f6 A' ?+ r
回复  Eros
* i% R  E1 F! A6 {: m1 F- X" B5 F0 |" o, X; d+ c1 m: P

! H1 u: d9 l' C. J/ \" O' T1 q& {# {5 e    西风是由于科里奥利力吧，当然从法兰克福飞上海的话，飞机本身也受到科里奥利力的影响。 ...  s3 C7 V; ]6 B- ]
Laplace 发表于 3.3.2010 00:50
8 T- t5 w8 J" c5 z. \1 W" y7 ]

" [2 @7 l) O# B6 H' @
6 A5 H  R- [: Q' r% F& w! P2 A    我觉得，科里奥利力只是惯性运动在非惯性系内表现出来的一种假设力（就像离心力），跟飞行时间没有关系，只是跟飞机的操控系统有关系。影响飞行时间的主要是西风带的主流向，这取决于气压带分布，而不是取决于偏转力这个枝节力。
作者: Eros    时间: 3.3.2010 06:49
知之为知之，不知google知。7 G) r" ]$ Z4 k( e4 v
ace 发表于 3.3.2010 00:11

1 n/ t  {6 Z- x" M7 {7 G( S3 o/ j9 O$ `% o9 H4 a2 o
( q' h8 h# |4 g$ F& ^+ v7 M
    “为什么飞中国比飞德国时间长？”好像问反了
作者: 珂珂    时间: 3.3.2010 12:51
我一直是以为因为地球自转呢
作者: 花生牛轧糖    时间: 3.3.2010 13:45
主要是 地转偏向力 啊，高中地理
作者: garnetwq    时间: 3.3.2010 22:37
是因为地球自转,虽然说科里奥利效应不是力,虚拟的,和"离心力"一样,不做工,但是效应是真实存在的! p8 d) ~) ~$ Y- g$ b- u' y" Y6 ]
2楼的回答, :"这不是因为地球自转，因为飞机是从地面起飞的，所以飞机在地面时已经具有了和地球自转相同的线速度，"是对的,但是后面是错误的.因为最关键的一点就是:虽然起飞的是时候,飞机与地球同样的线速度,但是,地球不是一个惯性系统,地球是一个旋转系,也就是说,它的线速度是一直在变的(速度是一个向量而不是标量,地球自传的速度一直在变,变的是方向),所以,牛顿经典力学的惯性定律在一个旋转系上,(非惯性系)是行不通的.日常生活中,由于汽车等物体的运动速度,远远小于自转速度,所以科氏效应不明显,但是到了飞机的时候,就很明显了.
9 g; S( ^' @; [- h9 q/ r# ]: {, ^这个是可以算出来的,在一个不断变化的旋转系,有一个恒定的角速度,通过矩阵,可以很明显的算出,飞回和飞去所走的实际路程不同,自然时间也就不同了.
% ~2 \& U6 G+ B# G如何计算: 以飞机为参照物,建立一个飞机自身的坐标系(x0,y0,z0),以地球赤道为平面,春分点,自转轴为标准,建立一个伪惯性系(pseudo-inertialsystem)的坐标系(x1,y1,z1),最后还要一个地心固定坐标系,然后还有3个坐标系之间的转换矩阵,就能算出来了.实际应用中,地球的模型也是要用椭球型.1 O1 ~# [3 {+ B) J/ |& U) g3 B0 z
这个还可以顺便算出科氏效应来,之所以把他叫做力,是因为最后结果中,就有这么一项,是惯性在旋转系中的影响.把它直接按照力来处理,更方便而已.
! h: W: y% S: A4 b上学期刚考过的导航系统....
作者: garnetwq    时间: 3.3.2010 22:40
回复 4# Eros 1
4 y: K! s0 ]) _* i" A3 ^没有力,可是所走的实际路程不同,这才是时间不同的原因!
作者: Eros    时间: 4.3.2010 00:12
是因为地球自转,虽然说科里奥利效应不是力,虚拟的,和"离心力"一样,不做工,但是效应是真实存在的
: [# v+ b' M# g, E8 X, V2楼的回答, ...
, P9 B' K0 H9 e. A% Y: t$ ^6 agarnetwq 发表于 3.3.2010 22:37

  U( J6 p% Y. r; V, m9 Z2 Q$ q% D9 A9 |
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    有道理！  \1 D4 N1 `$ s) y0 T0 y0 \4 ^
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二楼我是copy的。现在我觉得，那一段里面也有不对的：从地面起飞的飞机具有跟地球自转一样的角速度吧？匀速自转也是两种惯性运动之一，当飞机沿经线运动时，显示出来的是最典型的科氏力轨迹，如果要是沿纬线运动呢？
作者: RuanLB302222    时间: 4.3.2010 08:57
好吧，我承认我非常喜欢这样的讨论，奈何选错了专业无法参与~遗憾遗憾
作者: garnetwq    时间: 4.3.2010 12:37
有道理！1 \( T1 x* \6 D0 t

8 B* c1 {0 r4 V* U二楼我是copy的。现在我觉得，那一段里面也有不对的：从地面起飞的飞机具有跟地球自转一 ...
9 q- W% H% `& wEros 发表于 4.3.2010 00:12

" [- f- v# L, e: Y5 ~4 c# n7 d* d7 @插一条维基上的描述:  科里奥利力或又簡稱為科氏力，是对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述。科里奥利力(Coriolis force)是以牛顿力学为基础的。1835年，法国气象学家科里奥利（Gaspard-Gustave Coriolis）提出，为了描述旋转体系的运动，需要在运动方程中引入一个假想的力，这就是科里奥利力。引入科里奥利力之后，人们可以像处理惯性系中的运动方程一样简单地处理旋转体系中的运动方程，大大简化了旋转体系的处理方式。由于人类生活的地球本身就是一个巨大的旋转体系，因而科里奥利力很快在流体运动领域取得了成功的应用。
1 [6 l+ ~7 m+ j3 w& y  匀速自转不是惯性运动吧?惯性定律说的是:一个不受任何外力(或者合外力为0)的物体将保持静止或匀速直线运动。
1 m8 k% z) F; V0 \; [7 g% n3 B/ G! m从什么时候,自转是匀速直线运动了?1 Z9 B5 i8 I! k' }
旋转是要一直有外力的,只看旋转一直有向心加速度就知道了呀,加速度,看到了吧,有加速度的时候,速度怎么能恒定呢?
# `- ]7 g8 m8 C2 ^/ q6 |* S2 f9 ?所以飞机起飞的时候,只具备自转那一刻的线速度,角速度是表述旋转的.不能放到惯性那里讨论的.
4 u& J% S: `! i至于地球他老人家为什么转了那么多年还没转累...引力呀.地球绕着太阳转,不也是引力在充当向心力嘛.4 j5 n6 u6 U( s1 t/ b
至于网上的解释,很多都是一知半解,差错很多.不可信.
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我真不知道高中地理书为什么要那么写.因为这个其实算起来挺麻烦的.写不明白不如不写.我小学二年级起听说过这个东西,一直到去年才算明白那些公式....& i7 O4 E3 ~4 L2 c) x& i! W# k: y

7 i* W& c3 f% M& z: g& o沿着纬线运动,也还是有科氏效应啊,就是通俗来讲,效果比较像小学时候学的两种算术题:追及问题和相遇问题....
作者: sofine    时间: 4.3.2010 21:31
如果你跳的足够高， 就在纽伦堡使劲往上跳， 等你掉下来得时候一定可以掉在你老家门口！
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作者: Eros    时间: 4.3.2010 23:14
本帖最后由 Eros 于 4.3.2010 23:18 编辑
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插一条维基上的描述:  科里奥利力或又簡稱為科氏力，是对旋转体系中进行直线运动的由于相对于旋转体系产生 ...+ o: k0 T7 D4 n" V8 \
garnetwq 发表于 4.3.2010 12:37
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& Z  S# k- p  J* S8 i- n: i9 k; Y$ |
    一个不受外力干扰的球体能够永远地自旋下去，我记得，这是中学老师说的惯性运动之一。$ G$ V( ~. @+ l+ C

& N+ d- d1 Z1 q5 S脱离地面的物体确实是只有线速度了。我想起了一本讲述卫星和火箭的书。/ B& D& |: R  {: L! W

) q4 a0 U) Z! \; D' ^看来只凭叙述，很难说清，得列出球面坐标系下的运动方程来。( R& P0 W/ m- D1 f/ v
/ E3 ]! W5 s7 o! x. E
我糊涂了。怪不得我物理没考满分，确实有缺陷。
作者: ace    时间: 5.3.2010 00:08
至于地球他老人家为什么转了那么多年还没转累...引力呀.地球绕着太阳转,不也是引力在充当向心力嘛.9 ..." P- r) e9 j4 ^3 s5 S) a. k! c
garnetwq 发表于 4.3.2010 12:37

9 ?; Z- K$ D+ V太阳的引力是公转的原因吧？
作者: Eros    时间: 5.3.2010 00:20
太阳的引力是公转的原因吧？
# E# H( O1 h5 B* \ace 发表于 5.3.2010 00:08
; Q( u" [9 H/ O1 h" I& P( l
, U) I/ L, s0 g7 j! E

: [: T4 [0 q7 a! Y    为啥你一来牛堡就掀起好好学习的血雨腥风？
作者: Laplace    时间: 5.3.2010 00:48
插一条维基上的描述:  科里奥利力或又簡稱為科氏力，是对旋转体系中进行直线运动的由于相对于旋转体系产生 ...
0 @% s* K# I" ?  [6 L9 pgarnetwq 发表于 4.3.2010 12:37
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如果沿着纬度运动，照样受到科里奥利力的影响，因为是科力的方向是质点线速度和角速度的叉乘。
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# }, F) I# n5 P8 r稍微总结一下，综上所述，飞机由西往东飞比由东往西飞所需时间短的原因是" c, q: Y+ G1 p+ k# a
第一是由于西风带的影响（科力的影响），造成飞机以相同的油耗/小时 飞行，由西往东飞的平均速度比由东往西飞的平均速度大
9 i/ D, H. C7 p0 M1 k. e! [, F第二是由于飞机受到科里奥利力的影响，造成飞机在地球表面的轨迹不一样。
& q( P" B) M6 U7 p: n2 T对于第二个原因，我还有小疑问，具体来说，举个例子，" Q, u7 h# n" _" C8 E' y! _0 b
德国和阿尔及利亚经度差不多，那么从德国出发的飞机，假设机头的方向在整个航程中保持不变，那么机头必须对准利比亚才能最终到阿尔及利亚。3 x$ q8 V9 K( u
而从阿尔及利亚起飞的飞机，假设机头的方向在整个航程中保持不变，那么机头必须对准法国才能最终到达德国（当然机头方向不变是不成立的）。
/ L2 R3 A/ B9 c" M3 R  n这两条路线在地球上的投影的长度真的不一样吗？还是这个例子不是那么repraesentativ？+ V/ B0 E2 j7 L# H; X5 M; Y, H
那么还想问的是，除去政治的影响和国家航运线路的硬性规定，现代的民用飞行导航系统都是以最短路线为目标吗？还是最省油为终极目标？还是beides？
作者: Eros    时间: 5.3.2010 01:09
如果沿着纬度运动，照样受到科里奥利力的影响，因为是科力的方向是质点线速度和角速度的叉乘。' V$ e' i! N+ `. I2 |% h
: ?8 Q/ A# [* ^/ F
稍微总结 ...5 k8 t% N, y9 Z! h
Laplace 发表于 5.3.2010 00:48

+ c$ w4 F9 P# h
# Z7 g9 G2 L9 l1 T5 l1 [" S% k  w
/ l2 b( {( y2 l. N2 o    如果没有风带和风向影响，我觉得投影应该是一样的。都是大圆的弧线。
作者: garnetwq    时间: 5.3.2010 11:28
本帖最后由 garnetwq 于 5.3.2010 11:53 编辑   v$ i6 e/ [4 d5 x
4 G! ?4 s) k2 l! {. k3 y# J
不是说路线不一样,您别忘了,飞机天上飞的时候,地球还在底下转呢!所以,是实际路程不同!还是有点区别的.所以我说,情况有点向小学数学学的追击问题,想象,地球自西向东转,飞机自西向东飞(德国飞中国情况)别想什么惯性系那么复杂,就像,飞机飞呀飞,地球转呀转,俩东西都有个速度,飞机是不是得追地球了?等往回的时候,飞德国,飞机自东向西飞,地球自西向东转,想象德国某一点是个质点,这个质点是飞机的目的地,但是它由于地球自转有个线速度,不就是相遇问题了?飞机起飞的时候,这个质点离飞机还比较远,飞着飞着,质点也在动,现在离飞机进了,路程不就短了?而德国飞中国的时候,飞机是在追这个点.所以路程比地球静止不动要长,不就时间更长了?这是我能想到最通俗
作者: garnetwq    时间: 5.3.2010 11:32
本帖最后由 garnetwq 于 5.3.2010 11:36 编辑 9 _/ `: d2 z$ T4 O8 h& `8 g
$ F8 N3 Y/ M, r3 f1 B
http://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E7%A7%91%E6%B0%8F%E5%8A%9B 科氏力
作者: Eros    时间: 5.3.2010 16:32
（我觉得这个贴子是虎年第一个暴有知识含量的贴子。apex呢？该加分的不来加分，纠纷贴他加得欢着呢，什么审美取向啊。）
作者: Bally    时间: 6.3.2010 18:04
技术贴，慢慢看...
作者: lika    时间: 7.3.2010 19:20
好强啊。呵呵。
作者: CFF    时间: 8.3.2010 06:52
“为什么飞中国比飞德国时间长？”好像问反了; _: r' _4 f0 f4 ~3 C" g/ I( R
Eros 发表于 3.3.2010 06:49
# r! A# B! T, E* t3 i6 x2 I% \: S

9 p9 b1 k% h0 Y# ~! P- \7 f
6 e+ S3 X. |' b0 O! t0 D$ e    的确问反了..飞德国要久两个小时左右



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