Domanda:
Perché l'atmosfera ruota insieme alla terra?
claws
2010-11-22 08:51:56 UTC
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Now im isolating Atmosphere

Stavo leggendo da qualche parte di un modo davvero economico di viaggiare: usare i palloncini per allontanarci dalla superficie della terra. L'idea sosteneva che, poiché la terra ruota, dovremmo essere in grado di atterrare in un posto diverso dopo un po 'di tempo. Come tutti sappiamo, questo non accade.

Qualcuno ha detto che il motivo per cui questo non accade è perché anche l'atmosfera (aria, nuvole, ecc.) Ruota intorno alla terra (con velocità come la rotazione terrestre). Dato che anche noi siamo parte dell'atmosfera, la nostra posizione non cambia relativamente.

Beh, non sono convinto di questa risposta. Perché l'atmosfera ruota insieme alla terra? La forza gravitazionale è verso il centro della terra, ma non vedo come stia facendo ruotare l'atmosfera.

Sebbene tu abbia alcune (giuste) risposte su ciò che fa sì che l'aria segua la rotazione terrestre, la rotazione stessa influenza il movimento dell'aria e crea alcuni venti permanenti da ovest a est, come le correnti a getto http://en.wikipedia.org/wiki / Jet_stream, che è stato utilizzato come "modo di viaggiare davvero economico" per le bombe giapponesi durante la seconda guerra mondiale
Condivido il sentimento della domanda, tuttavia ci tengo a precisare che i venti soffiano in tutte le direzioni e come tale l'atmosfera in realtà non ruota nel modo in cui sembri assumere.
Non sono d'accordo che l'atmosfera stia ruotando con la Terra a causa dell'attrito. Metti una palla sopra la testa di una racchetta da tennis ... sposta la racchetta a sinistra, la palla rotola nella direzione opposta e rimane relativamente nello stesso punto della trazione gravitazionale. Oppure usa una palla e una tavola per l'esperimento.
In realtà, se riesci a sollevare e contrastare semplicemente il movimento dell'atmosfera (tenendo conto della rotazione dell'atmosfera e dei venti di grano, anche legati alla rotazione della terra), vedrai la terra ruotare sotto di te.È un elicottero.
Sei risposte:
#1
+86
Mark Eichenlaub
2010-11-22 09:18:48 UTC
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L'atmosfera ruota insieme alla Terra per lo stesso motivo per cui lo fai tu.

La forza non è necessaria per far funzionare qualcosa. Questa è una legge fondamentale della fisica: una cosa che si muove continuerà a muoversi se non c'è forza su di essa.

La forza è necessaria per fare in modo che qualcosa cambi la sua velocità o per far sì che il suo movimento punti in una nuova direzione. Una forza può fare entrambe le cose o solo una di queste. La maggior parte delle forze fa entrambe le cose, ma una forza che spinge esattamente nella stessa direzione in cui stai già andando cambia solo la tua velocità e non cambia la tua direzione. Una forza che spinge ad angolo retto nella direzione in cui stai già andando cambia solo la tua direzione e non aggiunge velocità. Una forza a "ore 10", ad esempio, cambierà sia la tua velocità che la tua direzione.

Quando sei fermo sulla Terra, continui ad andare alla stessa velocità, ma la tua direzione cambia; tra il giorno e la notte ti muovi in ​​direzioni opposte. Quindi le forze su di te devono essere ad angolo retto rispetto alla tua direzione di movimento. In effetti lo sono. Il tuo movimento è da ovest a est lungo la superficie della Terra e la forza di gravità ti trascina verso il centro della Terra: la forza e il tuo movimento sono ad angolo retto. Allo stesso modo per l'atmosfera. Si muove insieme alla Terra e si muove a velocità costante. Non ha bisogno di nulla per spingerlo insieme alla Terra. Poiché cambia solo la sua direzione di movimento, ha bisogno solo di una forza ad angolo retto rispetto al suo movimento, lo stesso di te, e la forza che fa il lavoro è di nuovo la gravità.

Questo non è l'intero quadro , perché la quantità di variazione della direzione del movimento dipende dalla forza della forza ad angolo retto. Si scopre che la gravità è troppo forte per quanto la nostra direzione di movimento cambia mentre la Terra gira. Deve esserci qualche altra forza su di noi e sull'atmosfera che cancella la maggior parte della gravità. C'è. Per me è la forza della sedia sul sedere. Per l'atmosfera, è la pressione dell'aria.

Quindi la gravità non "fa ruotare l'aria". L'aria sta già andando e la gravità cambia semplicemente direzione per tirarla in cerchio.

Forse ti starai chiedendo perché l'aria non si limita a stare lì e fa girare la Terra sotto di essa. Una risposta è che dal nostro punto di vista ciò significherebbe un vento incredibilmente forte tutto il tempo. Quel vento andrebbe a sbattere contro la roba e alla fine verrebbe rallentato fino a zero (questo dal nostro punto di vista - l'aria "accelererebbe" alla nostra velocità di rotazione da un punto di vista nello spazio guardando tutto ciò che accade). Anche l'aria in alto alla fine ruoterebbe con la Terra perché sebbene non possa sbattere contro montagne o edifici e non essere impedita di soffiare, può essenzialmente "sbattere" nell'aria sottostante a causa dell'attrito nell'aria. (Questo è un po 'ridondante con la risposta di dmckee; ero a metà strada quando mi ha battuto sul tempo)

Riguardo allo spin-up dell'aria - questo funzionerebbe anche per la Terra perfettamente sferica a causa della viscosità dell'aria.
Una menzione dello strato limite atmosferico sarebbe rilevante nell'ultimo paragrafo ...
Non è una brutta risposta, ma se l'atmosfera si muove in una sola direzione, perché sembra che ci voglia lo stesso sforzo per muoversi in entrambe le direzioni nell'aria?Se si muove contro il vento e la terra si muove al di sotto dovrebbe essere evidente come andare contro un vortice in una piscina, probabilmente noterai la differenza di forza, ma quell'effetto sembra mancare.
Mi spiace, non capisco a cosa si riferisce il pronome "it" nella tua domanda.
Ma non c'è una forza costante per muovere l'aria per abbinare la velocità della superficie terrestre, c'è una forza di attrito ma questa forza di attrito si annulla da un'altra forza che deriva dall'atmosfera come la differenza di temperatura, infatti l'aria è solo fluido comprimibile quindi impossibile uno stratoha influenzato l'altro strato e l'atmosfera dello strato superiore ha bisogno di più coppia in modo che possa rimanere sopra lo strato sottostante, ma non c'è una coppia aggiuntiva lassù, solo una forza di attrito, ma come spostare il fluido comprimibile per attrito Da solo?
La massa solida della Terra non è il tutto.Anche il liquido e il gas fanno parte della massa terrestre e hanno quantità di moto.Fa parte della massa rotante e non ha bisogno di essere tirato su a velocità dal solido.La materia primordiale vorticosa si forma in un pianeta molto tempo dopo che la materia ha ottenuto il suo slancio iniziale, che conserva fino ad oggi.
Sto pensando che questa risposta sarebbe simile per un cilindro O'neill.Ho letto da qualche parte che un cilindro O'neill adeguatamente grande avrebbe correnti d'aria tra la superficie e l'asse a causa delle differenze di pressione e che sarebbero arrivate a un equilibrio in modo che sulla superficie si sentisse solo una leggera brezza.Ancora più complicato sarebbe il modo in cui la "gravità artificiale" ti fa ancora "cadere" in superficie quando sei in aria (cioè un aliante).
Penso che la risposta potrebbe essere resa ancora migliore aggiungendo il commento di thorr18.
#2
+30
jfs
2010-11-22 12:53:32 UTC
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Ci sono almeno due ragioni:

  • lo strato d'aria adiacente alla superficie terrestre viene trascinato con esso (essendo a riposo con esso).
  • aria viscosità: potrebbe essere pensato come un attrito tra diversi strati d'aria. Gli strati superiori sono trasportati dagli strati sottostanti.

Se l'aria si fermasse all'improvviso, si otterrebbe una ~ 1500 km / h di velocità del vento. Per fare un confronto, i venti dell'uragano Katrina erano ~ 100 km / h. Ci dice che la viscosità dell'aria è sufficientemente grande che altri effetti (ad esempio, legati al clima) non dominano il suo movimento rispetto alla superficie terrestre.

Ma se è causato solo dall'attrito, allora diversi strati di atmosfera hanno velocità angolari diverse.Quindi, se vista dalla superficie terrestre, la nuvola volerà via verso ovest.
@MohammadFajar sarebbe vero se la rotazione della Terra accelerasse rapidamente (i giorni diventano molto più brevi / più lunghi)
L'unica forza applicata in questa situazione era la forza di attrito da sotto gli strati.Quindi ogni strato dell'atmosfera ha la stessa velocità lineare, sprigiona una forza esterna data dallo spazio.Se hanno una velocità lineare simile, devono avere una velocità angolare diversa
@MohammadFajar Immagina di essere in piedi su un grattacielo: la tua velocità "lineare" e la velocità delle persone a terra sono diverse ma nessuna parte del grattacielo si muove l'una rispetto all'altra.
ma il grattacielo è un corpo rigido, l'aria no.
https://www.google.co.id/search?safe=strict&biw=1366&bih=576&tbm=isch&sa=1&ei=bClTXJv4Isiw9QPSnZ_gAw&q=laminar+flow&oq=laminar+&gs_l=img.3.1.0j0i67j0l8.8386.9437..11205...0.0..0.592.2147.2-1j1j1j2......1....1..gws-wiz-img.DqdSz8yUsM8#imgrc=uvpdY5H6w9G0sM:
@MohammadFajar: supponiamo solo che io sappia che l'aria non è un corpo rigido.Prova a interpretare il mio commento tenendolo a mente.Non vedo il punto del tuo collegamento ("flusso laminare").
#3
+25
dmckee --- ex-moderator kitten
2010-11-22 09:05:42 UTC
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Attrito AKA resistenza al vento.

Devi aver provato a resistere a un forte vento o aver bloccato la mano fuori dal finestrino di un veicolo in viaggio. Da ciò puoi sentire la forza che l'aria in movimento esercita sugli oggetti sulla sua strada, e per la legge di reazione di Newton le cose nel modo in cui esercitano una forza uguale che tende a spostare l'aria fino alla velocità con il terreno vicino ad essa.

p> Anche se l'atmosfera fosse iniziata a riposo, sarebbe stata da tempo portata a regime.
Ma c'è un aereo che vola sopra di noi e non trascina mai lo strato d'aria attorno ad esso, e quello strato d'aria non trascina mai lo strato adiacente quindi c'è un vento nel terreno, perché l'aria ha una bassa viscosità
#4
+3
lanternarius
2010-12-07 03:43:02 UTC
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A causa dell'attrito. L'attrito tra la superficie terrestre e l'atmosfera.

#5
+3
bhaskar
2011-11-24 10:47:45 UTC
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Tutta la materia è attratta dal centro della Terra a causa della forza gravitazionale.

Anche l'aria è materia ed è attirata verso il centro della Terra e, a causa di questa forza, viaggia insieme alla Terra quando questa (Terra) ruota. Il pallone, anche quando è sollevato sopra la superficie della Terra, è comunque attratto verso il centro della Terra e si muove con la Terra, soggetto ad altre forze applicate su di esso come attrito, ecc.

#6
+1
a.krimizis
2012-04-17 18:38:23 UTC
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L'atmosfera ruota insieme alla Terra a causa dell'attrito. L'attrito fa muovere le molecole a contatto con il suolo. L'attrito tra le molecole d'aria (viscosità dell'aria) fa muovere le molecole superiori.

Nota: ecco perché, mentre ci spostiamo verso nord, la velocità angolare dell'aria diventa più piccola perché la velocità angolare della Terra è minore.

La tua analogia vale davvero? L'estensione dell'acqua intorno alla barca è piuttosto ampia rispetto alle dimensioni della barca. L'atmosfera è uno strato relativamente sottile e non c'è aria stagnante che lo circonda, giusto?
hai ragione, la mia analogia non è esatta ma no perché la barca è piccola rispetto all'acqua ma perché l'acqua di mare non ha fine in contrasto con l'atmosfera che ha La velocità angolare dell'atmosfera è la stessa ma la velocità aumenta con il raggio (se non potremmo viaggiare usando i palloncini) ...


Questa domanda e risposta è stata tradotta automaticamente dalla lingua inglese. Il contenuto originale è disponibile su stackexchange, che ringraziamo per la licenza cc by-sa 2.0 con cui è distribuito.
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