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Let's Climb a Ladder to Space – Will We Float or Fall? #shorts

2024/11/28
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Kurzgesagt – In a Nutshell

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Kurzgesagt (视频旁白)
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Kurzgesagt (视频旁白): 决定你从太空梯子上掉下来还是漂浮的关键在于梯子的位置。因为地球在自转,赤道地区自转速度最快,超过音速,但我们感觉不到,因为周围的一切都在以相同的速度运动。 如果你在赤道附近爬上太空梯子并松手,由于地球自转的离心力,你将会以与卫星相同的速度绕地球运行,并漂浮在空中。这就像你坐在一个高速旋转的旋转木马上,你与旋转木马一起运动,所以你不会掉下来。 但是,如果你爬得太高,你的速度会超过维持轨道运行所需的临界速度,你就会被甩到太空中,永远回不来了。 然而,这只是答案的一半。如果你在北极,由于地球自转速度为零,你无论爬多高,都不会受到地球自转的影响。如果你在北极松开太空梯子,你就会直接坠落地面,在大气层中燃烧殆尽。所以,最好在出发前准备一件神奇的、不会损坏的宇航服。 太空电梯的概念正是基于地球自转速度的差异,利用这个原理可以将人和货物运送到太空。

Deep Dive

Shownotes Transcript

想象一下,你有一架梯子,它高耸入云,直达太空,远远高于地球大气层。如果你爬上它然后松手会发生什么?你会像空间站上的宇航员一样漂浮在梯子旁边吗?还是你会立刻开始坠落地面而摔死?答案,无论你是漂浮还是坠落,实际上取决于你放置梯子的位置。这是因为地球在自转。例如,想象一下一个轮子。

轮子上的每个部分都需要相同的时间才能转动一圈,但是轮子的较远部分必须在一个更大的圆圈内移动,这意味着它们实际上移动得更快。轮子上的两个点不仅可以以不同的速度移动,而且必须以不同的速度移动,否则轮子就不能正常工作。下次你开车的时候想想这个。

地球也是如此。地球赤道的周长为40,000公里。由于我们的星球每天旋转一次,站在赤道上的人每小时必须移动超过1,600公里。这实际上比音速还快,只是赤道上没有人注意到或介意,因为所有的空气、地面和建筑物都在以相同的速度移动。如果你把梯子放在赤道上开始攀爬,就像在轮子上走得更远,这会让你走得更快。

当你的脚推你向上爬梯子时,梯子会侧向推动你以加快你的速度。你爬得越高,速度就越快,直到最终你爬得足够高、速度足够快,以至于你像卫星一样绕地球旋转。如果你在这里松手,你可以简单地漂浮在你的梯子旁边,或者从梯子上推开,自己绕轨道运行。但是要注意:如果你爬得比这一点高得多,你的速度就会太快而无法保持轨道,你会被甩到太空中,永远不会回来。

事实上,这就是太空电梯的全部原理,人类有一天可能会利用它来运输人和货物往返于地球表面和太空之间。想象一下未来,一座巨大的塔楼延伸到天空数万公里,顶部有一个港口,用于发射人类去探索太阳系,并在他们返回时迎接旅行者。

但这只是答案的一半。如果你在北极,就像在轮子的中心一样,所以地球的自转根本不会让你移动,无论你爬多高,你都无法改变这一点。在这里松开你的梯子,你就会开始笔直坠落回地球表面,并在坠入大气层时燃烧殆尽。希望你从你买到太空梯子的地方带了一套神奇的无敌宇航服。