Re: [問題] 為何在地球上感覺不到運動

[RicciCurvatu (黎奇曲率5566)]

※ 引述《scitamehtam (scitamehtam)》之銘言：
: 我看許多書籍都說在慣性座標系裡面
: 靜止或者等速度運動者
: 若沒有其他對象做參考
: 無法確知是否自己到底有沒有在運動狀態
: 但地球卻是有加速度的
: 比較是旋轉方式在運動、同時也繞著恆星運行
: 但我關在房間內好幾小時
: 卻感受不到自己在運動
: 難道說，附近參考者位於同樣的加速環境中
: 也會無法知道目前自己的運動狀態嗎？
: 謝謝


這其實沒有這麼難 也不需要大學以上知識

地球自轉可以等價於對地面上的人產生離心力 離心力總是朝重力相反方向
所以地球自轉造成的效應就是地面的人覺得重力減輕

然而地球本身就有重力
依照古典力學計算 赤道（有自轉）的總重力(地心引力-離心力）也只比南北極（無自轉）重不到1％

所以應該說
相對於地球的重力 自轉產生的離心力很難讓人感知到地球的轉動


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→ aaaa8444: 這只成立在赤道上而已，你待在其它緯度離心力會跟重力
→ aaaa8444: 成一個夾角。也不用什麼颱風季風這種大規模的東西才能
→ aaaa8444: 察覺地球自轉，佛科擺這種跟人類尺度差不多規模的東西
→ aaaa8444: 就能觀察到地球自轉帶來的效應。萊許的100多公尺自由落
→ aaaa8444: 體就能發現幾十mm的落點偏差。人類感覺不到地球自轉比
→ aaaa8444: 較偏向生物問題，或許有些生物是感受的到的。
推 kerry0720: 離心力是假想力吧
推 WuCH1022: v^2/r  v=omega*r  r=6.371*10^6 omega=7.292*10^-5
→ WuCH1022: 就算是赤道 算出來只有0.03m^2s^-2  單純就是小到無感
推 axis0801: 嗯總的來說是人類生物機能無法感受到這種數量級的變化
→ kuromu: 地球不是完美球體 所以重力和離心力在平行地面的分量
→ kuromu: 會抵銷 平行方向主要是科氏力效應
推 Vulpix: 平行地面的離心力應該是被摩擦力抵掉吧，反正真的很小。
→ Vulpix: 用完美球體去算，約在緯度45度可以達最大，赤道兩極附近都
→ Vulpix: 極小。
推 WINDHEAD: 不用到算離心力這麼複雜啦
→ WINDHEAD: 你就想你站在北極點 有沒有辦法感受到一分鐘之內均勻
→ WINDHEAD: 轉動 0.25 度的角速度?  XD
推 Vulpix: 科氏力要有「運動」才會有感，光是站在地表上不會有。
→ Vulpix: 話說自轉明明在臺灣的大家都感受得到吧？晝夜變化就是。
推 axis0801: V大，可是要不是哥白尼和克卜勒，當時數千年以來人類還
→ axis0801: 像托勒密一樣自詡地球位於宇宙的中心而不動，然而是經
→ axis0801: 由天文觀測的手段才能獲得結論推翻之，如果是「感受」
→ axis0801: 真的很難。
推 skn60694: 剛看到原文時 想的原因是這篇 不過當時下面已經超展開所
→ skn60694: 已就算了 補充一下水平分量的事 一來太小 二來會掩蓋在
→ skn60694: 自然的坡度下 建築則是會測量當地等效重力的水平面
→ skn60694: 不要拿感覺來問物理問題 會單純很多
→ RicciCurvatu: 地球不是完美球體一部分也是離心力造成的 用儀器可
→ RicciCurvatu: 以感知地球自轉也是事實 但物理的定性結果還是得就
→ RicciCurvatu: 主要因子來討論
推 wohtp: 一樓提到傅科擺，那東西是減掉背景以後再對信號長時間積分
→ wohtp: 才會累積那麼清楚的現象。人的感官可沒有這些功能。
→ wohtp: 然後一般建築的水平公差是每3m可以有5mm高低差，已經足以淹
→ wohtp: 過離心力了。
→ aaaa8444: 我的意思是這是一個生物問題不是物理問題，原po問的是
→ aaaa8444: 為什麼人類感受不到。要分析這個問題先把物理實在分割
→ aaaa8444: 出來，看看哪些是地球自轉所帶來的可觀測物理的實在效
→ aaaa8444: 應。我舉例那些物理角度來看這些效應都是可觀測物理量
→ aaaa8444: 是物理實在，並且需要觀測這些效應所需的實驗精度並不
→ aaaa8444: 是特別高。所以問題應該要反過來想，如果需要觀測這些
→ aaaa8444: 物理現象人類是缺乏哪些受器或哪些受器的感知精度沒那
→ aaaa8444: 麼高無法區分。例如佛科擺那個例子人類缺乏的是慣性制
→ aaaa8444: 導器官，假設有的生物或機器人有類似陀螺儀或其它的慣
→ aaaa8444: 性制導器官。牠就會感受到隨著時間變化牠的慣性制導器
→ aaaa8444: 官所對應的方向會隨時間呈週期性變化，結合慣性運動的
→ aaaa8444: 概念牠就能透過這個感受上的差異認知到地球在旋轉。自
→ aaaa8444: 由落體東偏的實驗如果有一隻視力夠好老鷹牠能夠理解慣
→ aaaa8444: 性運動的概念，每次牠從高空中丟東西下來總是會看到物
→ aaaa8444: 體會東偏幾十公分。消除掉掉空氣阻力氣流方向物體幾何
→ aaaa8444: 後總會有個無法移除的東偏而且還會隨高度變化，那牠也
→ aaaa8444: 能從生物角度上認知到地球在自轉。如果有個對加速度感
→ aaaa8444: 知夠敏感的生物，牠也能感知到赤道跟極點的重力加速度
→ aaaa8444: 差。感知精度拉到極端一點的甚至能感知到不同緯度帶來
→ aaaa8444: 的水平加速度分量。這篇的問題是用赤道離心力與地面垂
→ aaaa8444: 直的方法來抵消加速度帶來的影響，來說明為何觀測不到
→ aaaa8444: 加速度變化。但這只是個特解沒辦法顯示出不同緯度的加
→ aaaa8444: 速度差，就算有足夠高精度的儀器在這樣的模型下也沒辦
→ aaaa8444: 法說明不同緯度的加速度分量問題，不是足夠好的物理模
→ aaaa8444: 型。要用物理的方式來解釋就要列出自轉帶來的可能影響
→ aaaa8444: 跟可觀測量，生物觀不觀測的到那是生物感知的議題。
→ aaaa8444: 舉個例子如果把地球轉速提高到上述效應都被放大到人類
→ aaaa8444: 也能感知到的程度。待在不同緯度的人也會被往赤道甩，
→ aaaa8444: 如果是這篇的方法只有正好待在赤道的人才能透過離心力
→ aaaa8444: 抵消重力的方法把自轉效應看成是單純重力改變。把轉速
→ aaaa8444: 降下來後這些效應雖然減輕但還是實際存在。這是真實的
→ aaaa8444: 物理效應只是人類感覺不到而已，不能簡單用赤道離心力
→ aaaa8444: 來消除這些效應。
→ RicciCurvatu: 這篇主旨就是為何人察覺不到
→ RicciCurvatu: 你說的老鷹的例子 我倒是想問 他為何知道這些誤差是
→ RicciCurvatu: 因為地球自轉？ 陀螺儀本身偵測的也是加速度變化 只
→ RicciCurvatu: 是人類在不同緯度測量這些變化確定這是來自轉動 但
→ RicciCurvatu: 本質來說加速度改變才是唯一能感知的東西 然而感知
→ RicciCurvatu: 是等比級數 在加速度（重力）已經很大的前提下無法
→ RicciCurvatu: 感知細微的變化是很合理的
→ aaaa8444: 1.因為地球正在往東轉(萊許實驗)，你丟一個東西自由落
→ aaaa8444: 體他會有一小段時間不被地表拽著跑造成落點偏差，本質
→ aaaa8444: 跟柯氏力一樣。2.陀螺儀偵測的不是加速度變化而是恆定
→ aaaa8444: 自身的方向，跟看星星方向觀察地球自轉一樣原理。3.並
→ aaaa8444: 不是只有加速度才是唯一可觀測的物理現象。4.我覺得你
→ aaaa8444: 還是沒看懂我想表達什麼，本來想說的溫和隱晦點。你這
→ aaaa8444: 篇最大的物理錯誤是[離心力總是朝重力相反方向]這句話
→ aaaa8444: ，你顯然是把地球當成圓環了。對於球體來說離心力並不
→ aaaa8444: 是處處與重力相反，這不是什麼小不小能不能偵測忽略的
→ aaaa8444: 問題。而是在你的模型裡"根本"不會有不同緯度的加速度
→ aaaa8444: 方向跟大小差異，可忽略跟本質上算錯是兩回事。你自己
→ aaaa8444: 想像一下把地球轉速提高以後，非赤道的人受到的離心力
→ aaaa8444: 難道是指向自己腳下的嗎？算題目的時候你也不會跟教授
→ aaaa8444: 說因為很小我就不算了吧，本質上沒這個效應跟很小可以
→ aaaa8444: 忽略是兩件事。
→ aaaa8444: 事實確實是可以忽略，但你這篇的問題是用錯誤的方法去
→ aaaa8444: 說他可以忽略。轉速提高以後你提出的模型跟實際模型的
→ aaaa8444: 偏差就會浮現出來。
推 wohtp: 在實驗條件下很小感知不到的東西當然直接當成不存在啊。
→ wohtp: 算題目的時候教授會直接跟你說忽略就好，寫paper的時候你要
→ wohtp: 辛苦一點自己嘴砲。
→ wohtp: a兄你的論點應該是：兩個都很小，但你要採計一個就不能丟掉
→ wohtp: 另一個。
→ wohtp: 丟掉小東西沒問題，丟包的時候搞雙標才會嘴砲不過。
→ aaaa8444: 我的意思差不多是w大說的這樣。這篇的想法是拿抵消的方
→ aaaa8444: 法說明為什麼對人體無感，但就像數學裡無限小不能亂抵
→ aaaa8444: 消一樣。否則系統一變大預測就出現問題了，這篇的論點
→ aaaa8444: 把轉速提高就會出現問題。離心力又不是像庫倫斥力四面
→ aaaa8444: 八方向外輻射可以跟球體表面處處抵消，他們方向就已經
→ aaaa8444: 不一樣了。在物理實在上一個效應"有沒有"跟"能不能忽略
→ aaaa8444: "是兩件事，這能不能被忽略是生物感知能力決定的。但用
→ aaaa8444: 錯誤的想法算了一個錯的結論，這本質上跟因為很小可以
→ aaaa8444: 忽略是兩回事。這題的解答是這些效應都是真實存在的，
→ aaaa8444: 只是低於人類的感知上限。我們可以討論人類要具備哪些
→ aaaa8444: 能力才能觀測這些效應，但不能用錯的方法去抵消這是強
→ aaaa8444: 行解釋，以這篇的觀點得到的結果就算地球速度提高，住
→ aaaa8444: 在地表任意處的人都只會感覺自己變輕而已。但實際上上
→ aaaa8444: 述各效應都會被放大，物體也會因側向力開始被向赤道甩
→ aaaa8444: 。只是在地球的狀態這個甩的力度遠低於生物感知的閾值
→ aaaa8444: 了。但還是可以討論生物如果增加哪些感知器官或增強哪
→ aaaa8444: 些器官可以感受到這些效應，但如果把那些效應抵消當成
→ aaaa8444: 沒有你感知精度再高也沒有用。但是一些粗糙的實驗就已
→ aaaa8444: 經證實這些效應確實存在，那有問題的就是這篇用的分析
→ aaaa8444: 方法了。
→ RicciCurvatu: 不能抵消我一直都同意啊 我一直的論點一直都是在很
→ RicciCurvatu: 大的重力背景下旋轉產生的加速度差異難以被感知
→ RicciCurvatu: 假設沒有地球重力 再小的離心力都會讓地表的物體遠
→ RicciCurvatu: 離地面
→ RicciCurvatu: 我覺得你的論點是即使再小的改變都能檢測出來 的確
→ RicciCurvatu: 如果你有儀器理論上都能做 但如果牽涉到感官 同樣的
→ RicciCurvatu: 說話音量在吵雜環境跟安靜環境聽起來絕對不一樣 你
→ RicciCurvatu: 說的如何能檢測出旋轉我都同意 但跟我的論點沒什麼
→ RicciCurvatu: 關聯
→ aaaa8444: 你這篇一直強調要用物理的方式去說明為什麼旋轉帶來的
→ aaaa8444: 加速度變化沒辦法讓人類感知到地球在轉，問題是你用了
→ aaaa8444: 錯誤的模型去解釋為什麼人類感受不到離心力造成的加速
→ aaaa8444: 度差，要算就要算不同緯度的水平加速度分量然後說明因
→ aaaa8444: 為很小所以感知不到。不是用離心力處處跟重力相反又因
→ aaaa8444: 為很小所以可以抵消，因為實際上就不是這樣的。就像吃
→ aaaa8444: 壞肚子遠古時代拿什麼五行陰陽失衡食物相剋去解釋，現
→ aaaa8444: 代醫學會告訴你經過化驗是食物腐敗某某細菌滋生所致。
→ aaaa8444: 兩者都是對同一個現象的描述，但前者明顯沒有什麼因果
→ aaaa8444: 關係。但得到的結論都一樣:不要再吃那個東西就好。同樣
→ aaaa8444: 的語境現在是已知地球在轉但人類無法感知旋轉帶來的加
→ aaaa8444: 速度差，這當然是因為某個旋轉帶來的物理量數值很小已
→ aaaa8444: 經低於人類機體能感知的下限了。但你的解釋方法是旋轉
→ aaaa8444: 造成的離心力處處與重力相反，又因為數值很小跟重力抵
→ aaaa8444: 消掉後只是單純均勻的使體重變輕所以無法感知。實際上
→ aaaa8444: 確實是因為某個物理數值很小無法感知地球在轉，但真正
→ aaaa8444: 無法透過加速度感知地球旋轉的量是各緯度的水平加速度
→ aaaa8444: 。你的模型裡根本沒有這個量，假設地球轉的很快在你的
→ aaaa8444: 模型裡因為離心力處處跟重力相反在地球各處不移動的人
→ aaaa8444: 只會覺得自己變輕了根本意識不到地球正在旋轉。但在真
→ aaaa8444: 實的模型裡地表的人就算站著不動也會受到明顯朝向赤道
→ aaaa8444: 的力，這才是真正能使人從加速度這個物理量意識到地球
→ aaaa8444: 在旋轉的加速度分量。反過來開始把地球轉速降低雖然水
→ aaaa8444: 平分量跟垂直分量雖然同時都下降了，但垂直加速度只會
→ aaaa8444: 讓人感覺體重又變重了。水平加速度變化才會讓人意識到
→ aaaa8444: 地球轉速正在慢下來，當轉速低到某個閾值人類就無法再
→ aaaa8444: 透過這個水平加速度感受到地球在轉。水平跟垂直加速度
→ aaaa8444: 確實都很小可以忽略，但能讓人從加速度這個物理量意識
→ aaaa8444: 到地球是不是在轉的是水平分量。
→ aaaa8444: https://i.imgur.com/LUlNVe2.png
推 Vulpix: 有一些食物相剋是真的有成分上的問題啦。那一堆也不全是
→ Vulpix: 腐敗的事。
→ RicciCurvatu: 你的論點是這個變量低於人類感知的下線 這是錯的 如
→ RicciCurvatu: 果人在太空中 你雙手握兩顆彈珠然後放開 你沒旋轉彈
→ RicciCurvatu: 珠停在原地 你旋轉的話彈珠會離你越來越遠 慣性系統
→ RicciCurvatu: 跟非慣性系統就是0跟1的差別 沒有甚麼下限不下限 沒
→ RicciCurvatu: 地球重力再小的旋轉都會對地表系統造成天差地遠的區
→ RicciCurvatu: 別
噓 aaaa8444: 我的天啊，你根本不懂物理耶。整篇都在雞同鴨講。算得
→ aaaa8444: 公式是錯的，離心力概念是錯的連那些著名驗證自轉實驗
→ aaaa8444: 也是錯的，甚至連陀螺儀不是拿來偵測加速度的也不知道
→ aaaa8444: 。不想再浪費時間了，有一種東西叫達克效應你可能正在
→ aaaa8444: 愚人之巔。
→ RicciCurvatu: 我從頭到尾都是說陀螺儀檢測加速度"變化"而不是加速
→ RicciCurvatu: 度 文中也只有提赤道跟北極 你自己跟我扯任意緯度不
→ RicciCurvatu: 能取消放一堆跟我論述無關的圖 然後又一直說一堆我
→ RicciCurvatu: 沒說過的話然後硬說我說錯 從頭到尾自說自話邏輯死
→ RicciCurvatu: 亡毫無正向討論只想秀你的半瓶水
推 Vulpix: 敘述的順序問題吧？赤道早一點講，然後都只談赤道就好。
→ Vulpix: 有錯的是第二段，離心力只在某些地方與重減輕等價。
推 protien: 傅柯擺看的到