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翻譯：毛明遠(yuǎn)
校對(duì)：趙琨、雷豐圖
責(zé)任編輯：毛明遠(yuǎn)
作者：Ethan Siegel
Forbes，Starts with A Bang專欄，原文鏈接：
https://www.forbes.com/sites/startswithabang/2019/02/02/ask-ethan-why-cant-we-feel-earth-flying-through-space/#43e62e3f5d81
“
我們腳下的行星在宇宙中永不停息地運(yùn)動(dòng)，但我們卻感覺不到這種高速和復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。地球在自轉(zhuǎn)，并圍繞太陽公轉(zhuǎn)；整個(gè)太陽系又圍繞銀河系的中心以230公里/秒的速度運(yùn)行；而銀河系正向本星系團(tuán)的仙女座星系加速運(yùn)動(dòng)；而本星系團(tuán)相對(duì)于宇宙大爆炸后的其他星系團(tuán)做高速運(yùn)動(dòng)。我的天吶！這些運(yùn)動(dòng)我們?cè)趺炊几杏X不到？
水星任務(wù)信使號(hào)2005年8月2日飛臨地球時(shí)拍攝的系列照片，合并成動(dòng)圖展示了地球的運(yùn)動(dòng)
Credit：NASA/信使任務(wù)
首先，有一個(gè)簡單的現(xiàn)象，我們看下圖：
如果我們把肢體伸到車外，可以感覺到氣流；車速提升一倍，氣流作用于肢體的壓力是之前的四倍
Credit: PXHERE / PHOTO NUMBER 151399
正如上圖描述，如果我們把15km/h的速度作為基準(zhǔn)；加速至30km/h，作用在肢體的力是之前的4倍；加速至60km/h，作用在肢體的力是基準(zhǔn)的16倍，這就是為什么汽車制造商努力降低風(fēng)阻系數(shù)的原因。這種作用力是因?yàn)橹w與空氣相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)空氣分子與肢體碰撞引起的。如果我們將車窗關(guān)閉，我們感受不到任何氣流，這是因?yàn)檐噧?nèi)的空氣和人體一并加速減速，并沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
計(jì)算機(jī)模擬太陽系在銀河系中的運(yùn)動(dòng)
Credit：RHYSTAYLOR
正如開篇描述的，我們正在宇宙中高速地復(fù)雜地運(yùn)動(dòng)，但我們根本感覺不到，就好比我們坐在一輛平穩(wěn)行駛的汽車中，如果不往車外張望，我們感覺不到向前行駛。這同樣可以解釋宇宙尺度以上所有高速和復(fù)雜運(yùn)動(dòng)的情況。
宇宙在大尺度上展現(xiàn)出均一性，但放大后，局部仍然會(huì)有高密度和低密度區(qū)域。低密度區(qū)域相對(duì)于高密度區(qū)域，相當(dāng)于排斥力，驅(qū)動(dòng)了銀河系所在的本星系群以600km/s的速度向高密度區(qū)域運(yùn)動(dòng)，即偶極驅(qū)動(dòng)(Dipole Repeller)
Credit：YEHUDA HOFFMAN, DANIEL POMARèDE, R. BRENT TULLY, AND HéLèNE COURTOIS, NATURE ASTRONOMY 1, 0036 (2017)
事實(shí)上，上述現(xiàn)象在100年前愛因斯坦就深入研究過，他認(rèn)為任何物體的速度改變都是加減速，而引力作用的結(jié)果也會(huì)是穩(wěn)定的加速，它們難以辨識(shí)。我們現(xiàn)在稱之為愛因斯坦等效原理。伽利略最早認(rèn)識(shí)到這個(gè)情況，雖然地球在自轉(zhuǎn)，但從比薩斜塔掉落的物體會(huì)垂直落下，這個(gè)物體和周圍的空氣都同處于一個(gè)參考系，一同運(yùn)動(dòng)。
上圖展示了等效原理，對(duì)于參考系內(nèi)的物體一個(gè)加速運(yùn)動(dòng)的火箭可以產(chǎn)生與引力同樣的效應(yīng)
Credit：WIKIMEDIA COMMONS USER MARKUS POESSEL, RETOUCHED BY PBROKS13
如果我們?cè)谔罩?，也?huì)有同樣的現(xiàn)象。比如，我們身處國際空間站，你僅僅是走出了自轉(zhuǎn)參考系。牛頓第一定律(即慣性定律)有效，同時(shí)地球引力、太陽和其他行星的引力，以及銀河系和星系群都作用于我們和我們周圍的物體，所以雖然有很多復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，我們?nèi)匀豢梢钥吹綉腋〉摹八薄?/p>
國際空間站的生活
Credit：PUBLIC DOMAIN IMAGE
然而，身處地球參考系的我們，還是有些例外的情況可以感知一些現(xiàn)象。地球是一個(gè)巨大的三維球體，我們處在球體空間表面的一點(diǎn)，引力作用于我們，這是一種從受精卵開始就持續(xù)作用于我們的力量，機(jī)體完全習(xí)慣于這種作用力，反而是失去這種作用力我們會(huì)感覺異樣。我們的腳距離地球的質(zhì)心更近，頭部相對(duì)遠(yuǎn)些，因此作用于腳部的引力相對(duì)較大，這就是潮汐力的形成原因。但我們并不能直接感受到這種細(xì)微的區(qū)別。但借助儀器可以測(cè)試和驗(yàn)證，比如龐德-雷布卡實(shí)驗(yàn)！
物理學(xué)家格蘭·雷布卡在哈佛大學(xué)進(jìn)行龐德·雷布卡實(shí)驗(yàn)
Credit: CORBIS MEDIA / HARVARD UNIVERSITY
另外一個(gè)現(xiàn)象是地球上的潮汐。地球自轉(zhuǎn)的同時(shí)，月球圍繞地球公轉(zhuǎn)，這是潮汐的最主要原因，我們雖然不能直接感受這種作用力，但通過身臨潮起潮落可以觀察這種現(xiàn)象，地球自轉(zhuǎn)一圈，我們會(huì)經(jīng)歷兩個(gè)高潮和兩個(gè)低潮(見下圖)。
潮汐示意圖
Credit: Wiki
此外，伴隨著地球自轉(zhuǎn)，還會(huì)有科里奧利力，我們可以通過傅科擺觀察到這種作用，大多科學(xué)館都有展示。如下圖所示假設(shè)在北緯45度，科里奧利力作用下的傅科擺。
北緯45度，傅科擺每兩天旋轉(zhuǎn)一圈。
Credit: CLEON TEUNISSEN / CLEONIS.NL
1851年，傅科最早在法國巴黎展示這一實(shí)驗(yàn)。
在西班牙展示的傅科擺裝置
Credit: DANIEL SANCHO / FLICKR
我們?nèi)祟惪梢灾苯痈兄男畔⒎浅Ｓ邢?，但我們可以借助儀器——如傅科擺裝置，通過思辨觀測(cè)和探索，不斷豐富我們的認(rèn)知，這就是科學(xué)的歷程！
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