趣味物理学
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我们什么时候绕太阳运动得更快?

巴黎的报纸曾经刊登过一则广告,号称能提供一种廉价而愉快的旅行方式,价钱只要25生丁[4]。几个傻瓜真的给他们寄了这么多钱,结果这些人分别收到一封信,内容如下:

阁下,请安静地躺在床上,记住,地球在转动。在北纬49度线上——巴黎就在这个纬度上——你每天旅行的距离超过25000千米。如果你想看美丽的风景,请拉开窗帘,欣赏星空。

寄这封信的人被找了出来,并以诈骗的罪名遭到起诉。安静地听完判决并支付了被要求的罚款以后,这位罪犯摆了个戏剧化的姿势,郑重引用了伽利略的名言:“它在转动。”

从某种程度上说,他是对的,归根结底,地球上的每一位居民不仅随着地球的自转而“旅行”,还以更大的速度随地球一起绕太阳公转。这颗承载着人类和万物的行星每一秒都会在宇宙中移动30千米,同时绕地轴自转。所以的确存在一个并非毫无意义的问题:我们什么时候绕太阳运动得更快?是白天还是晚上?

有点困惑,是吧?说到底,地球永远有一半处于白天,另一半则是夜晚。不过,别急着怪我提了个傻问题。请注意,我问的不是地球本身的快慢,而是我们这些生活在地球上的人,什么时候在宇宙中运动得更快。这完全是另一回事。

我们在太阳系里做的运动有两种:一边绕太阳公转,一边绕地轴自转。这两种运动叠加的结果有时候并不相同,具体取决于你的位置到底处于向阳面还是属于夜晚的那面。

图6 夜晚面绕太阳运动的速度比向阳面快

图6表明,如果你所在的位置正值午夜,那么你的速度应该等于自转速度加公转速度,反过来说,正午位置的速度则等于公转速度减自转速度。因此,午夜时分,我们在太阳系中运动的速度比正午时快。由于赤道上任意一点因自转而产生的速度约为每秒0.5千米,所以午夜和正午的速度差最高可达每秒1千米。

擅长地理的人可以轻松算出,在北纬60度的彼得格勒(今圣彼得堡),这个速度差只有最大值的一半。彼得格勒人午夜时每秒在太阳系中运动的距离比正午时要快0.5千米。


[4]法郎的辅币,100生丁等于1法郎。