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关于地球是不是有公转角速度的自转角速度
[楼主] 作者:hxm2009  发表时间:2009/07/31 21:30
点击:2361次

在南京大学网站看到天文系黄天衣教授的广义相对论教案。

其中讨论了弯曲时空的对钟问题,实际上论述了双向时间传递实验所依据的基础理论问题。

这个教案还有一节“测地岁差”,竟然回答了地球是不是是有公转角速度的自转角速度的问题。

真是踏破铁鞋无觅处得来全不费功夫!我下面把这小节copy过来:

测地岁差

    地球以将近24小时的周期在自转,现在忽略地球的大小,把地球看成是一个在太阳的引力场中自由下落的陀螺. 这个陀螺不受太阳引力矩的作用,是一个理想的自由陀螺,亦即它的质心在引力场中自由下落,而且不受任何力矩作用(注). 在地球绕日公转的过程中,地球陀螺的自转轴应当作Levi-Civita平移.
        设想在某一时刻地球自转轴指向某一颗遥远的恒星,当地球绕日一周再次回到同一空间地点时,它的自转轴是否还是指向同一颗恒星呢?如果太阳系空间是平直的,自转轴又一直在平行移动,答案是肯定的. 然而太阳的引力使得太阳系空间发生弯曲,从一个向量在2维曲面上平行移动的例子可以猜测自转轴不会再指向同一颗恒星. 用广义相对论的理论推导的结果表明地球陀螺的指向相对遥远恒星组成的参考系有微小的转动,其角速度为
Ω=(2v/3)×GMr/c³r³

        其中v 和r 分别为地球公转的速度和半径向量,G, M 和c 分别为牛顿引力常数,太阳质量和光速. 这个角速度为每世纪100.92,称为测地岁差,也称为De Sitter 进动. 在绕地运转的人造卫星中自由漂浮的陀螺的指向相对遥远恒星系统也有这一相对论进动,这一效应已经得到空间实验的验证,精度为1%. 在第九章里还要更详细地讨论陀螺的相对论进动.
        传统的天文学把遥远恒星或类星体构成的参考系看成是惯性系. 从上面的讨论可见自由陀螺的指向才对应惯性系,陀螺参考系和恒星参考系之间存在相对转动,这是一个新的概念.

注:实际的地球赤道半径约为6378公里,赤道比两极鼓起,扁率接近1/300. 在月球和太阳的引力矩作用下,地球的自转轴(赤极)绕着地球公转轨道面的法线方向(黄极)作复杂的进动. 这种进动的主要成分是赤极绕黄极作周期约为2万6千年的圆运动,每年约50角秒,方向与地球自转方向相反. 这种进动称为岁差. 它远大于作为相对论效应的测地岁差. 这里忽略了地球的大小,日月引力矩及其引起的日月岁差也就不复存在.

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[楼主]  [2楼]  作者:hxm2009  发表时间: 2009/07/31 21:32 

呵呵,这里明确地写着:

地球的自转轴(赤极)绕着地球公转轨道面的法线方向(黄极)作复杂的进动. 这种进动的主要成分是赤极绕黄极作周期约为2万6千年的圆运动,每年约50角秒,方向与地球自转方向相反. 这种进动称为岁差.

如果地球有围绕与围绕太阳公转角速度一样的自传速度的话,那地球的自转轴应该有365天周期的园运动,而且与地球的自转方向一致!

 [3楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2009/07/31 21:41 

你自己承认自己对广义相对论一知半解,就不要拿这种你自己都看不懂的东西来忽悠人。
地球是不是有公转角速度的自转角速度,难道要看广义相对论才知道吗?
谁不知道地球的公转角速度的自转角速度是多少,唯独你不明白,只有到处翻书。
你上次在反相吧用长篇大论推导出,电磁波往返中日两地时间不同是符合光速不变原理的,足以证明你不是一般聪明,而是特别聪明。

※※※※※※
欢迎光临黄新卫挑战相对论的博客http://blog.163.com/hubeihxw@yeah/blog
[楼主]  [4楼]  作者:hxm2009  发表时间: 2009/07/31 21:48 

黄新卫:
说你啥好呢?!
咋你老是讨论什么聪明不聪明的问题呢?
呵呵。
你愿意看你就看看,你不愿意看,你就别搭理这个帖子好了。
你说如何?!
[楼主]  [5楼]  作者:hxm2009  发表时间: 2009/07/31 21:51 

我实在是没有兴趣与你讨论“聪明还是不聪明”的问题。
恕不奉陪,怠慢!
[楼主]  [6楼]  作者:hxm2009  发表时间: 2009/07/31 21:58 


我想,这里的朋友大多都能读得懂我转贴的这个教案的内容吧!这里仅仅有一个公式,其它都是文字,也很好懂吧?
至于给出的数据应该是观测的结果,当然这些观测的结果还要通过点数理逻辑的推理和计算。
呵呵。
 [7楼]  作者:刘岳泉  发表时间: 2009/07/31 22:29 

在绕地运转的人造卫星中自由漂浮的陀螺的指向相对遥远恒星系统也有这一相对论进动,这一效应已经得到空间实验的验证,精度为1%.

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    不错,1%的精度意味着“但是这仍然比广义相对论的预言大了十的二十次方倍>”。楼主独自念经也实在是太辛苦了,就拿这“二十次方倍”去喝杯茶吧。


※※※※※※
相对论误导科学走邪路,是非曲折待历史见证;引力场以太旧貌焕新颜,定海神柱将扭转乾坤。.................... 想当初时空迷思闯科海,荣辱以乐可生命当歌;看如今闲庭信步攀高峰,重构宇宙再平展时空。
 [8楼]  作者:云野鹤  发表时间: 2009/08/01 08:34 

据不完全了解,楼主黄先生是一位严肃、认真、文明的论友,尽管是在维相,但是仍然建议各位,不要看见维相的就想掐死,要以理服人

有理走遍天下,无理寸步难行

另外建议黄先生,在理想模型的前提下,讨论地轴运动,可以不涉及章动、进动、极移等等,那些东西太缓慢,而且非常复杂,并且,似乎不能使目前的讨论更清晰

※※※※※※
知之为知之,不知为不知,是为人的基本素质,意思是不知道别瞎扯
 [9楼]  作者:王飞cn  发表时间: 2009/08/01 09:08 

是黄献民先生吧,很高兴再次来到西陆,这里删帖封号的事很少,尽可畅所欲言!
对于【地球是不是有公转角速度的自转角速度】,我想是个中学问题,你大可以把它们分开计算,最后把效应代数和即可。

※※※※※※
空间本无物理性质,物质场下的空间才有了局部静止系、惯性,运动才可以自身测量。
[楼主]  [10楼]  作者:hxm2009  发表时间: 2009/08/01 10:21 

呵呵,有些人不大礼貌,我不计较,无所谓了。人麻,教育背景不同,家庭环境不同,社会经历不同,难免在性格上留下痕迹。
我想至少一点应该是有共识的,这就是你质疑相对也罢,你赞同相对论也罢,都是为了追求科学的真理。不是为了输赢。
所以,各种意见都应该耐心听取,看看是不是有道理。有道理,你就接受,没有道理,你可以批评。也可以采取不予理会的态度。
至于一些不咸不淡的讽刺,以至于什么聪明还有智商的问题,与讨论学术问题无关。

 

[楼主]  [11楼]  作者:hxm2009  发表时间: 2009/08/01 10:37 

以上就是理解这个教案中论述的问题。

教案还告诉我们,地球作为一个陀螺,其自转轴对遥远的星系,有一个微小的转动,与自转比起来实在是微不足道了。
对于这个微小的转动的进一步理解,那个教案的后续章节有论述,可以参考。
但是有一点是要明确,。地球的自传是“绝对的”。而地球的公转是引力引起的,若地球是一个理想的球型,而且也没有月亮作为卫星,其它行星也不存在。完全理想情况下,那在自转基础上的“微小转动”也不存在。
这是我对这节教案的理解。

实事求是地说,这个理解不一定准确,大意我感觉不错。错了,可以批评。但是我的理解算是一个思路。供大家参考。

学术问题,不是站队,不是狼军对垒,我劝各位心态平和些。你不认可我的思考,就当作是瞎说好了。或者请版主删掉。
版主就删过我的帖子,我没有异议。
 [12楼]  作者:王飞cn  发表时间: 2009/08/01 10:40 

我不赞同[10楼] 用地轴来判断公转,公转是世界公认的东西,也是非常简单的事,不能因为地轴的运动就可以破坏,也不会因为地球自转而消失。

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 [13楼]  作者:王飞cn  发表时间: 2009/08/01 10:44 

Sagnac效应的本质是相对以太运动的物体,光速存在C+V与C-V的结果,因此不论有无转动,该效应都存在,只是直线运动时,返回光的效应相反,形成二级效应,很难判断。

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[楼主]  [14楼]  作者:hxm2009  发表时间: 2009/08/01 10:45 

地球的公转是一种平移式的“公转”,这个在教案中有论述。
我想你别急于发表意见,还是多思考思考.
我想我的意思已经表达的很清楚了,高中的知识应该能够理解,用不到很深的数学。
一句话,如果有地球有公转角速度的自传的话,地球就没有四季了。(不考虑近地点和远地点的差别)
 [15楼]  作者:王飞cn  发表时间: 2009/08/01 11:05 

【一种平移式的“公转”,】
转与平移水火不容,你还相信?那么你是否相信西安与东京也是【一种平移式的“(绕地心)公转”,】呢?二者在本质上没有区别。

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[楼主]  [16楼]  作者:hxm2009  发表时间: 2009/08/01 11:17 

转与平移水火不容,你还相信?那么你是否相信西安与东京也是【一种平移式的“(绕地心)公转”,】呢?二者在本质上没有区别。
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
遥远的星空背景可以看作一个很好的惯性系,这个意思在教案中有叙述。
你晚上可以观测一下星空,时间长一些。你会发现,天空中的分布在全星空中星星,是围绕着北极星的方向中遥远的一点,在做旋转。如果你有时钟的话,你可以大致计算出这个角速度。也就是24小时转一圈。这就是地球的自转。所以,地球的自转是绝对的。
地球有没有24小时自传之外的转动,也必须用观测来说话。这一点这个教案写的很清楚。我不必再多说。


[楼主]  [17楼]  作者:hxm2009  发表时间: 2009/08/01 11:24 

地球除了24小时一圈的自传以外,还附加有以下的一个进动:

这种进动的主要成分是赤极绕黄极作周期约为2万6千年的圆运动,每年约50角秒,方向与地球自转方向相反. 这种进动称为岁差

这是我们在学习陀螺的转动问题时的基础知识。这个进动由于也是以星空背景为准观测到的,因而也是一种“绝对”的效应。和自传相比实在是太小了。
也许你玩过陀螺,那个陀螺轴轴的“近动”是不是在画一个小圈,是不是和陀螺的自传相比很小呢?
呵呵,咱们讨论起中学的知识了。
 [18楼]  作者:王飞cn  发表时间: 2009/08/01 11:28 

我们要分清理论实质,不能被现象蒙蔽。
假如您到了另一个行星,该行星像月球一样公转,而且速度很快,你还会认为没有公转?


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[楼主]  [19楼]  作者:hxm2009  发表时间: 2009/08/01 11:35 

呵呵,
月球自传的角速度与公转的角速度一样,这恰恰可以说明在月球上月球自传的Sagnac效应和公转的Sagnac效应是一回事情。
而地球恰恰不是这种情况。
 [20楼]  作者:王飞cn  发表时间: 2009/08/01 11:37 

我问你如果中日实验在月球上两点进行,如何计算?

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 [21楼]  作者:王飞cn  发表时间: 2009/08/01 11:39 

你能用自转来算?

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[楼主]  [22楼]  作者:hxm2009  发表时间: 2009/08/01 11:41 


19楼的话有漏洞,该一下:

这恰恰可以说明在月球上月球自传的角速度刚好等于月球公转的角速度。

所以如果在月球上两地做双向时间传递试验,只需要计算月球自传的Sagnac效应,同样不必再加上公转的Sagnac效应。
[楼主]  [23楼]  作者:hxm2009  发表时间: 2009/08/01 11:43 

“你能用自转来算?”

月球能不能用自传来计算,同样应该以遥远的星空背景为准,以观测数据说话。
我想,应该有这方面的资料,你可以查查看。
 [24楼]  作者:王飞cn  发表时间: 2009/08/01 11:44 

对于非闭环的Sagnac效应,上述计算用的面积法是A-B-地心-A的面积s,通过Δt=4ωS/c^2计算,而不是A-B-月心-A的面积s!!!

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 [25楼]  作者:王飞cn  发表时间: 2009/08/01 11:46 

这不是我的见解,中日实验就是这样计算的。

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 [26楼]  作者:王飞cn  发表时间: 2009/08/01 11:48 

如果把西安与东京都垫高1000000Km,其效应是多少,你知道吗?

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[楼主]  [27楼]  作者:hxm2009  发表时间: 2009/08/01 12:17 


从你的回复看,我认为有很多讨论这个问题的基础知识(我认为的基础知识)你都不具备。
从你的回复看,你认为有很多讨论这个问题的基础知识(你认为的基础知识)我都不具备。

没有共同的数理逻辑基础,所以不必达成一致,各自保留意见比较好,只能如此。
 [28楼]  作者:王飞cn  发表时间: 2009/08/01 12:51 

[27楼]
算了吧,别找借口了,你希望在书本上找到答案就是【论这个问题的基础知识】?

我问你【对于非闭环的Sagnac效应,上述计算用的面积法是A-B-地心-A的面积s,通过Δt=4ωS/c^2计算,而不是A-B-月心-A的面积s!!!】不就是世界公认的东西吗?!现在是你在逃避。

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 [29楼]  作者:黄新卫  发表时间: 2009/08/01 13:18 

地球的公转角速度360度/365天/24小时,自转角速度360度/24小时,这是初中常识,难道学了广义相对论才知道有没有?
1=1,但是1×10000≠ 1×10000,这是黄献民先生用广义相对论告诉我们的。


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 [30楼]  作者:王飞cn  发表时间: 2009/08/01 13:26 

楼上别说黄献民先生了,他也是民科,只是在百度相对论呆的时间长了,害病中毒是难免的,希望黄献民先生不要染上挖苦辱骂的坏毛病就好,在西陆好好洗个澡,慢慢恢复理智吧。

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