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想象一下，你坐在直升機中，懸浮在空中，而腳下的地球則不停地旋轉。是不是有一種在空中輕輕一停，便能悄然環球一周的錯覺？然而，現實中，即便直升機停在空中，它似乎根本無意于“環球旅行”，這是為什么？
我們先要了解一件事：什么叫做真正的“空中懸停”？ 有人可能會覺得，直升機飛起來不就是懸空了嗎？ 的確，表面上看起來，只要直升機一離地，就仿佛是懸在了空中。但實際上，這個概念遠比你想象的復雜。舉個例子，假設有一只蚊子在一輛高速行駛的汽車中飛了起來，那么這只蚊子算是懸空嗎？
表面上看，蚊子是離開了地面，飛到了空中，但這只蚊子實際上還是和車里的空氣一起隨著車輛疾馳。即使蚊子在空中停滯不動，它相對于車輛的位置也不會有任何改變。 同樣的道理，直升機飛在空中，即使它自身不再前后左右移動，它和周圍的空氣仍舊會隨著地球轉動，所以直升機相對于地球的位置并未改變。 科學上，我們稱這種勻速行駛的車輛為“慣性參考系”，它相對于地面這個“絕對參考系”在運動。當我們站在地面上觀察這輛汽車時，任何“懸空”的動作（相對于汽車而言）實際上并非真正的懸空，而是隨著汽車一起在移動。 那么，怎樣才算真正的“空中懸停”呢？
答案其實很簡單：在太空中放置一個巨大的起重機，將直升機吊起來，使之懸停在空中。就像下圖所示，此時地球自轉，而直升機則保持相對于地球軸心的位置不變。只有達到這一狀態，直升機才能實現“空中懸停24小時，環繞地球一周”。 因為直升機實際上并未移動，但地球卻在持續旋轉，按照常識，直升機保持這種狀態24小時后，就相當于相對于地球繞了一圈。 我們姑且不論建造如此龐大的起重機是否可能，僅探討一下直升機本身會遭遇什么。 我們先來問一個問題：有誰敢去徒手觸摸下面這個砂輪嗎？恐怕只有瘋子會這么做。
人們之所以不會去觸摸砂輪，是因為砂輪是高速旋轉的，而你的手是靜止的。當你的手觸上去時，由于兩者間的相對運動，會產生巨大的摩擦力，把你的手磨傷。 同理，如果我們將直升機懸吊起來，地球就像一個巨大的砂輪，帶動著周圍的空氣，與靜止的直升機產生劇烈的摩擦作用。 那么這個相對運動的速度有多大呢？我們只需看看地球赤道的線速度，那就是465.1m/s，轉換一下就是1700公里每小時。而最強烈的颶風風速才多少呢？答案是250公里每小時——僅是1700公里每小時的一小部分。
所以，在這種超高相對速度下，我們的直升機將承受來自大氣的高達1700公里每小時的沖擊，以至于直升機恐怕難以承受如此巨大的力量。 那么，我們要如何才能讓直升機實現“懸停24小時、環繞地球一圈”的壯舉呢？ 如果我們堅持要完成這個“懸停24小時”的挑戰，直升機需要做到以下幾點： 首先，直升機升空后，需要向與地球運動相反的方向加速至1700公里每小時，以模仿“被吊起，相對地軸靜止”的真正懸停狀態。而著名的F-35戰斗機的最大速度大約為1900公里每小時，也就是說，我們的直升機需要加速到與F-35戰斗機一樣快。
然后，保持相同的方向和速度，直升機要連續飛行24小時。在此期間，直升機必須抵抗巨大的空氣阻力，這種阻力是由于直升機與空氣間的巨大相對速度造成的。目前人類的技術還無法支持一架飛機在不空中加油的情況下以如此高速飛行這么長時間。 最后，經過24小時的“模擬懸停”后，我們的直升機就完成了“環繞地球一周”的壯舉。 有人可能會疑惑：什么？我要讓直升機以1700公里每小時的速度朝一個方向飛？如果直升機這么飛不就可以直接環球一周嗎？那還叫懸停嗎？ 所以問題的關鍵就在于：只有讓物體在地球上高速運動起來，才能相對于地球中心靜止，實現所謂的“懸停”；而當我們讓直升機起飛，并相對地球靜止時，從地球外部看，直升機其實是隨著地球高速運動，并沒有真正意義上的“懸停”。 例如下圖，你以為在高速行駛的汽車上向上拋球就是讓球“懸停”了嗎？其實不然，站在地面上的人看來，你只有把球向后高速拋出，球才能真正“懸停”在空中。
總而言之，直升機緩慢上升至空中，并不是真正的懸停。只有當直升機朝某一方向高速飛行時，我們才能說它是相對于地球“懸停”在空中，也只有在這種情況下，才能實現“懸停24小時、環繞地球一圈”的效果。但同時，從地球表面的人看來，為了實現“真正懸停”，直升機要一路飛馳而去——這其實就是飛機的正常飛行狀態。 因此，“相對運動”的道理就在于此——一切運動都取決于你選擇的參考系，尤其是當我們面對“懸停”這種需要選擇參考對象的運動方式時。 |
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