如何证明地球的自转?

作者&投稿:稻厚 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
如何用简易时间来证明地球的自转?包括实验的过程,材料,结论及原理。谢了~

证明地球自转的方法:

1.牙签法

先用一只脸盆装满水,放在水平且不易振动的地方,待水静止后,轻轻放下一根木质细牙签,并在牙签的一端做一个记号,记住牙签的位置,过几个小时后(最好在10个小时以上),再去看时你就会发现,牙签已经转动了一定角度,看起来好像是牙签在转动,其实它并没有转动,而是地球在转动.在北半球,牙签作顺时针转动,因为地球自转在北半球看起来是逆时针方向的.南半球则与北半球相反.

2.炮弹法

地球时刻不停地自转,地面上水平运动的物体,必然相对地发生持续的右偏(北半球)或左偏(南半球).根据这种现象,人们分析射出的炮弹运动的方向,就能证明地球在自转.

3.重力加速度法

地球在时刻不停地自转,由于惯性离心力的作用,地面的重力加速度必然是赤道最小,两极最大;地球不可能是正球体,而必然是赤道略鼓,两极略扁的旋转椭球体.重力测量和弧度测量的结果,证实了这些观点的正确性,也就从一个侧面证实了地球的自转.

4.深井测量法

地球时刻不停自转,由于自转速度随高度而增加,物体自高处下落的过程中,必然具有较高的向东的自转速度,而必然坠落在偏东的地点.为了证实这一点,有人曾在很深的矿井中进行试验.试验结果是:自井口中心下落的物体,总在一定的深度同矿井东壁相撞,从另一个侧面证实了地球的自转运动.

打开原先注水的水池底部的阀门,可以观察到水进入泄水阀过程中不断旋转,这就是地球自转的一个例子。

我们在初中地理课本就已经知道了地球是自转的,但是很多人就感觉不到地球转动着,于是就开始怀疑也许地球并没有自转是静止的,但是这个想法肯定是错的,有很多事情可以证明,就比如为什么地球的不同国家出现太阳的时间不一样,还有太阳被晒的位置不同等等,我们来分析一下。

最简单的一个例子就是,不同国家之间的时间是不一样的,就比如我们现在是白天,一些国家是黑夜,但是不过几个小时情况又相反了,这就是因为地球的自转导致面向太阳的一边改变了,而如果不这样的话,估计地球正对太阳的那一面永远是阳光,但是另外的背面永远是黑夜,所以这个故事大家肯定就可以看出地球一直自转着,我们之所以感受不到是因为与地球保持了相对静止,简单来说就是地球是运动的,我们在地球上也是运动的,而我们以为不动的时候其实也是被地球拉着动的。

这时候两者就保持了一个相对静止状态,自然就感受不到地球在转动了,但是如果感受到了一般就是灾难了,比如地震还有海啸什么的,这就是地球的转动幅度很大的情况了,还有如果地球不自转的话也不符合宇宙里面的平衡设定。

宇宙里面的星球之间都是被设定好的规律,基本都有自己的运动轨迹,其中就是因为星球之间所提供的引力,当然光靠星球间的引力是不够的,每一个星系中间都有一个超大黑洞就是为了提供给星球这些超大引力来保持运动轨迹,一切处于一个有机系统状态,很是奇妙但是确实存在,所以说地球肯定是自转的,科学家连自转还有公转的周期时间都计算过。



傅科摆是演示地球自转的。

证明地球转动的摆

三百多年以前伽利略接受罗马教廷的审判,当他被迫承认地心说的时候,有人记载说,伽利略喃喃自语道:“可是地球仍然在动啊!”伽利略是否说过这句话已经不可考,按理说后人杜撰的成分比较大。很难想象有人听见了伽利略低声说出的“异端”言论,并且把它记录了下来,更何况当时伽利略已经神志不太清醒。圣经说大地是不动的;而现在,即使是小学三年级的学生也知道地球存在自转和公转。那么,一个问题是,如何观察到地球的运动——比如自转呢?

150年前的实验

时间回溯到1851年的巴黎。在国葬院(法兰西共和国的先贤祠)的大厅里,让·傅科(Jean Foucault)正在进行一项有趣的实验。傅科在大厅的穹顶上悬挂了一条67米长的绳索,绳索的下面是一个重达28千克的摆锤。摆锤的下方是巨大的沙盘。每当摆锤经过沙盘上方的时候,摆锤上的指针就会在沙盘上面留下运动的轨迹。按照日常生活的经验,这个硕大无朋的摆应该在沙盘上面画出唯一一条轨迹。

国葬院外观

实验开始了,人们惊奇的发现,傅科设置的摆每经过一个周期的震荡,在沙盘上画出的轨迹都会偏离原来的轨迹(准确地说,在这个直径6米的沙盘边缘,两个轨迹之间相差大约3毫米)。“地球真的是在转动啊”,有的人不禁发出了这样的感慨。

关于1851年傅科摆实验的版画,注意沙盘上画出的痕迹

自转和惯性

傅科的这个摆的是一个演示地球自转的实验。这种摆也因此被命名为“傅科摆”。傅科摆为什么能够演示出地球自转呢?。
简单的说,因为惯性。

通常,我们说“地球具有自转”的时候,我们并没有明确出它到底相对于什么自转。这是一个非常重要的问题,如果没有参照物,谈论运动是不可想象的。还没有办法在空间中打上一根钉子作为绝对的参照物,因此,我们只能依靠较远的、看起来似乎是静止的天体作为参照物。事实上,那些天体也绝不是“空间中的钉子”,只不过因为它们实在太遥远了,我们不妨——事实上恐怕也是唯一的选择——把它们作为参照物。以遥远的恒星作为参照物,一个物体不受外力作用的时候,将一直保持它的运动状态。这也是牛顿第一定律的内容。

摆是一种很有趣的装置。给摆一个恰当的起始作用,它就会一直沿着某一方向,或者说某一平面运动。如果摆的摆角小于5度的话,摆锤甚至可以视为做一维运动的谐振子。

现在,考虑一种简单的情况,假如把傅科摆放置在北极点上,那么会发生什么情况呢?很显然,地球在自转——相对于遥远的恒星自转。同样,由于惯性,傅科摆的摆锤相对于遥远恒星的运动方向(平面)是不变的。(你可以想象,有三颗遥远的恒星确定了一个平面,而傅科摆恰好在这个平面内运动。由于惯性,当地球以及用来吊起摆锤的架子转动的时候,摆锤仍然在那个平面内运动)那么什么情况发生了呢?你站在傅科摆附近的地球表面上,显然会发现摆动的平面正在缓缓的转动,它转动的速度大约是钟表时针转动速度的一半,也就是说,每小时傅科摆都会顺时针转过15度。

摆在同一平面内运动,这里所说的平面是由远方的恒星确定的 如果把傅科摆放置赤道上呢?那样的话,我们将观察不到任何转动。把摆锤的运动看做一维谐振(单摆),由于它的运动方向与地轴平行,而地轴相对遥远的恒星是静止的,所以我们观测不到傅科摆相对地面的转动。

现在把傅科摆移回巴黎。摆锤的运动可以分解为沿地轴方向的和与之垂直方向上的两个分运动。后者会产生相对地面的旋转(正如北极的傅科摆)。这两个分运动合成的结果是,从地面上的人看来,傅科摆以某种角速度缓慢的旋转——介于傅科摆在北极和赤道的角速度之间。(也可以从科里奥利力的角度解释,得出的结论是一样的)如果在北极的观测到傅科摆旋转一周的时间是A(A=24h),那么在任意纬度γ上,傅科摆旋转一周所需的时间是A/sinγ。对于巴黎,这个数字是31.8小时......

http://www.kxsj.com/bbs/Announce/Announce.asp?BoardID=102&ID=1111
广义相对论--不懂,不过有下面的报导:

[路透社华盛顿2004年10月21日电] Einstein又一次被证明是正确的。美国航天局今天说,由各国科学家和大学研究人员组成的研究小组首次发现了地球自转时拖曳周围时空的直接证据。 美国航天局说,这一发现首次直接测出并证明Einstein广义相对论的一个重要方面——一个旋转的天体能使组成三维空间以及第四维时间的“结构”发生偏转和扭曲。美国航天局物理学家迈克尔·萨拉蒙说:“地球在旋传时确实在拖曳时空。离地球越近,扭曲的幅度就越大。” “时空的这种扭曲,也称框架拖曳,以前从未直接观测到过。” “这是首次找到真实、有力和直接的证据,说明旋转天体能拖曳时空。” 美国航天局的佩里科斯·帕夫利斯等人在观察了绕地球旋转的两颗卫星后发现,它们的确随着地球拖曳空间发生了偏转。帕夫利斯说:“我们以毫米的精确度测量了地球与卫星之间的距离。”他们的研究结果刊登在《自然》杂志上。两颗激光地动卫星LAGEOS Ⅰ和LAGEOSⅡ的外部都覆盖有反射罩,这样就比较容易从地面进行跟踪和测量。 它们的蝶形轨道是为了模仿旋转回转仪的运动。Einstein的理论认为,附近一个喜旋转的天体——比如地球——会拖曳空间,使得回转仪轻微偏离轴线。帕夫利斯说,还没有证据证明没有其他力作用于卫星,不过这种情况的可能性不大。他说:“那必须是一种灵巧的、恰好与广义相对论相似的力。” “我们已经排除了已知的所有的力——如潮汐等等,还有引力模型的误差。” 帕夫利斯将这种作用比喻成在蜜罐子里搅动的勺子。“与其类似,当地球旋转时,它会拖动周围的时空,这就会改变绕地运行的卫星轨道。” 萨拉蒙说,以前也有过框架拖曳的间接证据,但这是首次直接测量的结果。 今年四月,美国航天局发射了携带有4个回转仪的“引力探测器B”。科学家说,等明年它的探测结果出来后,就能用更高的精确度证明Einstein的理论。

1.牙签法
  先用一只脸盆装满水,放在水平且不易振动的地方,待水静止后,轻轻放下一根木质细牙签,并在牙签的一端做一个记号,记住牙签的位置,过几个小时后(最好在10个小时以上),再去看时你就会发现,牙签已经转动了一定角度,看起来好像是牙签在转动,其实它并没有转动,而是地球在转动.在北半球,牙签作顺时针转动,因为地球自转在北半球看起来是逆时针方向的.南半球则与北半球相反.
2.炮弹法
  地球时刻不停地自转,地面上水平运动的物体,必然相对地发生持续的右偏(北半球)或左偏(南半球).根据这种现象,人们分析射出的炮弹运动的方向,就能证明地球在自转.
3.重力加速度法
  地球在时刻不停地自转,由于惯性离心力的作用,地面的重力加速度必然是赤道最小,两极最大;地球不可能是正球体,而必然是赤道略鼓,两极略扁的旋转椭球体.重力测量和弧度测量的结果,证实了这些观点的正确性,也就从一个侧面证实了地球的自转.
4.深井测量法
  地球时刻不停自转,由于自转速度随高度而增加,物体自高处下落的过程中,必然具有较高的向东的自转速度,而必然坠落在偏东的地点.为了证实这一点,有人曾在很深的矿井中进行试验.试验结果是:自井口中心下落的物体,总在一定的深度同矿井东壁相撞,从另一个侧面证实了地球的自转运动.

“地球在自转”不等于“地球自己转”,康德——拉普拉斯关于地球自转动力来源于地球内部的“星云假说”误导了地球科学。地球无故不会转,它内部没有动力!现地球之所以24小时自转一周,是因为它在以每小时10万多公里的速度绕日公转,且途中遇到太阳风的侧面推力,使高空产生等离子西风环流,高空西风又推动地面西风和向东涌的洋流,进而推动地球自西向东旋转。
?一、地球在自转≠地球自己转
?今天人们所说的“地球自转”,只是在描述地球自身绕日运行的姿态,它相对于太阳的位置而言,每24小时旋转一周;相对于恒星的位置而言,每23小时56分旋转一周,这是现行时间标量的依据,是太阳日和恒星日日长的由来,也是地球出现朝、昼、暮、夜的原因。“地球自转”这一概念揭示的是“地球在自转”这一自然现象。?其实,古希腊的费罗劳斯、海西塔斯等人早已提出过地球自转的猜想,中国战国时代《尸子》一书中就已有“天左舒,地右辟”的论述,而对这一自然现象的证实和它被人们所接受,则是在1543年哥白尼日心说提出之后。
?然而,地球为什么会自转?自转的原因是什么?自转的动力从哪里获得?为什么选择现在的方向、姿态、速度自转?这些都是现代科学至今没有解决的问题。它不是要求去重复说明“地球在自转”这种已被证实的自然现象,而是要求弄清地球自转现象背后的原因,要求弄清地球自转的动力来源及其制约因素。
?“地球自己转”已经是在说明地球自转的原因,它要肯定的是:地球自转的动力在于“自己”,在于地球内部而不是外部,在于自身具有的内力而不是外力。否定“地球自己转”并不是否定“地球在自转”这一现象,而是否定地球内部有推动自己旋转的动力,如同水磨旋转的动力并不在于磨体内部一样。故“地球在自转”不等于“地球自己转”,它们是两个不同的概念,若把两者等同起来,便是一种“误等”。
?二、“误等”误导了分支科学
?几个世纪以来,人们似乎习惯于把“地球在自转”的现象归结为是地球自身的行为,并未更多地意识到这两个概念的不同,也没仔细质疑过“地球自己转”的动力来源。一代代人大胆地在“地球自己转”这一基础上,开垦着一块块分支科学的园地,其中地质力学、大气动力学等,把地球自转所产生的角动量、惯性、科里奥利效应等,引为自身的力源;天体物理学用“地球自己转”的原理,去解释其它行星、天体的运动;哲学家们据此概括出“事物运动的动力都存在于事物内部”这样的普遍规律;还有的分支学科运用这一原理“圆满地”解释过其它自然现象。在这样的气氛下,谁若撬“地球自己转”这块基石,难免会触动一系列分支学科发生连锁地震,科学界必群起而攻之。
?问题是,由“误等”误导的这些科学分支已经走到非常困难的境地。如气象学一直以为,风就是由于“地球自己转”而产生纬向环流的,而金星243天才自转一周,它却有比地球更大的纬向风,又作何解释?地质力学认为,山脉是地壳跟不上“地球自己转”的转速而向西滑动堆挤而成的,那么金星自己几乎不转,它地表上两条巨大的山系和大峡谷是怎么来的?另外抱给你一个地球,把它放在太空同样的轨道上,它会自转吗?到底地球自己转还是不转的问题,已经尖锐地提到现代科学的面前,无法回避。
三、虚构的“星云说”
?科学并没有做错题,结论与事实不符的原因在于被康德——拉普拉斯星云说所误导。自哥白尼证实地球在自转这一现象后,人们就开始探索地球自转的动因。300年前的牛顿力学便精确地描述了地球的自转及其进动,但牛顿并未从物理学上论及地球自转的动力来源,而是简单地把它归因为上帝的“第一推动”。
?1755年,康德在《宇宙发展史——根据牛顿定理试论整个宇宙的结构及其力学起源》一书中,虚构出一种“原始星云”,地球在这种星云的引力收缩中诞生,于是保留着收缩时所产生的旋转惯性,从此永恒地按牛顿惯性定律旋转,“地球自己转”的动力是地球形成时与生俱来的,地球自转的原因在于地球物质自身的引力,力源在地球内部,地核的旋转角速度应大于地壳。?随着拉普拉斯把这套虚构的假说数学化,康德—拉普拉斯星云说诞生,“地球自己转”被公认为是“地球在自转”现象的原因,并成为战胜上帝推动说的有力武器。
?当然,琼斯—捷费利斯的碰撞潮汐说、施米特的俘获说、本纳季的新灾变说等,在地球旋转惯性的最初来源问题上提出过不同看法和推导,但在地球自转的力源问题上与康德并无两样,即地球内部一直保留着某种原始的旋转惯性。这些假说的推论过程有一个共同特点,即第一大前提都是虚构的,没有观测和实验的证据。
?科学不能建立在无法实验验证的假说基础之上,康德——拉普拉斯星云假说是不可靠的,不能作为科学立论的基础。况且,康德所臆造的原始星云根本就不存在。如果50亿年前有原始星云,50亿光年远处就不会有星光传来,因为星云是不发光的。现既然有星光传来,说明那里没有星云。同理,50亿年后,那里的人类看到咱们太阳的星光时,也说我们这里曾是原始星云,你信吗?

最常见的是:水池中的水从出口流走时会形成漩涡,南半球和北半球是相反的,这是由地球自转引起的。
在实验室极低的温度下某种气体(sorry忘了可能是氦气)的液态形势会形成超流,没有黏度,会相对于某些恒星静止,这也能验证地球是转动的。


关于地球的完整资料
地球自转与公转运动的结合使其产生了地球上的昼夜交替和四季变化(地球自转和公转的速度是不均匀的)。同时,由于受到太阳、月球、和附近行星的引力作用以及地球大气、海洋和地球内部物质的等各种因素的影响,地球自转轴在空间和地球本体内的方向都要产生变化。地球自转产生的惯性离心力使得球形的地球由两极向赤道逐渐膨胀,...

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对狭义相对论时空观的认识与思考
特别是他以为地球是静止的。但是从牛顿定律引出,并不存在一个静止的唯一标准。人们可以讲,物体A静止而物体B以不变的速度相对于物体A运动, 或物体B静止而物体A运动,这两种讲法是等价的。例如,我们暂时将地球的自转和它绕太阳的公转置之一旁,则可以讲地球是静止的,一列火车以每小时90英哩的速度向北前进,或火车...

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