Warum dreht sich die Atmosphäre zusammen mit der Erde?

Jetzt bin ich isolierende Atmosphäre

Ich habe irgendwo über eine wirklich billige Art des Reisens gelesen: die Verwendung von Ballons, um uns von der Erdoberfläche zu entfernen. Die Idee war, dass wir aufgrund der Rotation der Erde nach einiger Zeit an einem anderen Ort landen können sollten. Wie wir alle wissen, passiert das nicht.

Jemand sagte, dass dies nicht der Fall ist, weil sich die Atmosphäre (Luft, Wolken usw.) auch um die Erde dreht (mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit wie die Erdrotation). Da wir auch Teil der Atmosphäre sind, ändert sich unsere Position relativ nicht.

Nun, diese Antwort überzeugt mich nicht. Warum dreht sich die Atmosphäre zusammen mit der Erde? Die Gravitationskraft wirkt auf den Erdmittelpunkt, aber ich sehe nicht, wie sie die Atmosphäre rotieren lässt.

Während Sie einige (richtige) Antworten darauf haben, warum die Luft der Erdrotation folgt, beeinflusst die Rotation selbst die Luftbewegung und erzeugt einige permanente West-Ost-Winde, wie die Jetstreams en.wikipedia.org/wiki/Jet_stream , die wurde im 2. Weltkrieg als "wirklich billiges Transportmittel" für japanische Bomben benutzt
Ich stimme dem Gefühl der Frage zu, möchte jedoch darauf hinweisen, dass Winde in alle Richtungen wehen und sich die Atmosphäre daher nicht wirklich so dreht, wie Sie es annehmen.
Ich stimme nicht zu, dass sich die Atmosphäre aufgrund von Reibung mit der Erde dreht. Legen Sie einen Ball auf den Kopf eines Tennisschlägers ... bewegen Sie den Schläger nach links, der Ball rollt in die entgegengesetzte Richtung und bleibt relativ an der gleichen Stelle der Anziehungskraft. Oder verwenden Sie einen Ball und ein Brett für das Experiment.
Wenn Sie es tatsächlich schaffen, die Atmosphärenbewegung anzuheben und ihr einfach entgegenzuwirken (unter Berücksichtigung der Atmosphärenrotation sowie der Steinschmätzerwinde, die auch mit der Erdrotation zusammenhängen), werden Sie sehen, wie sich die Erde unter Ihnen dreht. Es ist ein Hubschrauber.

Antworten (6)

Die Atmosphäre dreht sich zusammen mit der Erde aus demselben Grund wie Sie.

Es braucht keine Kraft, um etwas zum Laufen zu bringen. Das ist ein Grundgesetz der Physik – dass sich etwas, das sich bewegt, einfach weiterbewegt, wenn keine Kraft darauf einwirkt.

Kraft wird benötigt, um entweder etwas seine Geschwindigkeit ändern zu lassen oder um seine Bewegung in eine neue Richtung zu lenken. Eine Kraft kann beides oder nur eines davon tun. Die meisten Kräfte tun beides, aber eine Kraft, die genau in die gleiche Richtung drückt, in die Sie bereits gehen, ändert nur Ihre Geschwindigkeit und nicht Ihre Richtung. Eine Kraft, die im rechten Winkel zu der Richtung drückt, in die Sie bereits gehen, ändert nur Ihre Richtung und erhöht keine Geschwindigkeit. Eine Kraft um "10 Uhr" zum Beispiel ändert sowohl Ihre Geschwindigkeit als auch Ihre Richtung.

Wenn Sie still auf der Erde stehen, fahren Sie mit der gleichen Geschwindigkeit weiter, aber Ihre Richtung ändert sich; zwischen tag und nacht bewegst du dich in entgegengesetzte richtungen. Die auf Sie wirkenden Kräfte müssen also im rechten Winkel zu Ihrer Bewegungsrichtung stehen. In der Tat sind sie es. Ihre Bewegung verläuft von Westen nach Osten entlang der Erdoberfläche, und die Schwerkraft zieht Sie nach unten zum Erdmittelpunkt – die Kraft und Ihre Bewegung stehen im rechten Winkel. Ebenso für die Atmosphäre. Es bewegt sich zusammen mit der Erde und bewegt sich mit konstanter Geschwindigkeit. Es braucht nichts, um es mit der Erde voranzutreiben. Da sich nur seine Bewegungsrichtung ändert, braucht es nur eine Kraft im rechten Winkel zu seiner Bewegung, genau wie Sie, und die Kraft, die die Arbeit erledigt, ist wieder die Schwerkraft.

Das ist nicht das ganze Bild, denn der Betrag, um den sich Ihre Bewegungsrichtung ändert, hängt davon ab, wie stark die rechtwinklige Kraft ist. Es stellt sich heraus, dass die Schwerkraft viel zu stark dafür ist, wie sehr sich unsere Bewegungsrichtung ändert, wenn sich die Erde dreht. Es muss eine andere Kraft auf uns und die Atmosphäre wirken, die den größten Teil der Schwerkraft aufhebt. Es gibt. Bei mir ist es die Kraft des Stuhls auf meinem Hintern. Für die Atmosphäre ist es der Luftdruck.

Die Schwerkraft bringt also nicht "die Luft zum Rotieren". Die Luft geht bereits, und die Schwerkraft ändert einfach ihre Richtung, um sie im Kreis zu ziehen.

Sie fragen sich vielleicht, warum die Luft nicht einfach da sitzt und die Erde sich darunter dreht. Eine Antwort darauf ist, dass das aus unserer Sicht ständig wahnsinnig viel Wind bedeuten würde. Dieser Wind würde auf Dinge treffen und schließlich auf Null verlangsamt werden (das ist aus unserer Sicht - die Luft würde aus der Sicht im Weltraum auf unsere Rotationsgeschwindigkeit "beschleunigen", wenn alles passiert). Sogar die Luft in der Höhe würde sich schließlich mit der Erde drehen, denn obwohl sie nicht in Berge oder Gebäude schlagen und am Blasen gehindert werden kann, kann sie aufgrund der Reibung in der Luft im Wesentlichen in die Luft darunter "schlagen". (Dies ist ein wenig überflüssig mit dmckees Antwort; ich war auf halbem Weg fertig, als er mich zum Schlag schlug)

Über das Aufwirbeln der Luft - dies würde aufgrund der Luftviskosität auch für eine perfekt kugelförmige Erde funktionieren.
Eine Erwähnung der atmosphärischen Grenzschicht wäre im letzten Absatz relevant ...
Keine schlechte Antwort, aber wenn sich die Atmosphäre in eine Richtung bewegt, warum scheint es die gleiche Anstrengung zu erfordern, sich in Luft in beide Richtungen zu bewegen? Wenn es sich gegen den Wind bewegt und sich die Erde darunter bewegt, sollte es spürbar sein, als würde man gegen einen Whirlpool in einem Schwimmbecken laufen, Sie würden wahrscheinlich den Kraftunterschied bemerken – aber dieser Effekt scheint zu fehlen.
Entschuldigung, ich verstehe nicht, worauf sich das Pronomen "es" in Ihrer Frage bezieht.
Aber es gibt keine konstante Kraft, um die Luft an die Geschwindigkeit der Erdoberfläche anzupassen, es gibt eine Reibungskraft, aber diese Reibungskraft hebt sich durch andere Kräfte auf, die die Atmosphäre wie Temperaturunterschiede driften, tatsächlich ist die Luft nur eine komprimierbare Flüssigkeit, so dass eine Schicht unmöglich ist andere Schicht beeinflusst, und die Atmosphäre der oberen Schicht benötigt mehr Drehmoment, damit sie über der darunter liegenden Schicht bleiben kann, aber dort oben gibt es kein zusätzliches Drehmoment, nur eine Reibungskraft, aber wie kann man komprimierbare Flüssigkeit allein durch Reibung bewegen?
Die feste Masse der Erde ist nicht das Ganze. Die Flüssigkeit und das Gas sind auch Teil der Masse der Erde und haben Impuls. Es ist Bestandteil der Spinnmasse und muss nicht durch den Feststoff auf Touren gebracht werden. Wirbelnde Urmaterie formt sich zu einem Planeten, lange nachdem diese Materie ihre anfängliche Dynamik erhalten hat, die sie bis heute beibehält.
Ich denke, dass diese Antwort für einen O'neill-Zylinder ähnlich wäre. Ich habe irgendwo gelesen, dass ein entsprechend großer O'neill-Zylinder aufgrund von Druckunterschieden Luftströmungen zwischen Oberfläche und Achse haben würde und dass sich diese in ein Gleichgewicht bringen würden, sodass Sie an der Oberfläche nur eine leichte Brise spüren würden. Noch komplizierter wäre, wie die "künstliche Schwerkraft" Sie immer noch auf die Oberfläche "fallen" lässt, wenn Sie sich in der Luft befinden (dh in einem Segelflugzeug).
Ich denke, die Antwort könnte noch besser gemacht werden, indem der Kommentar von thorr18 hinzugefügt wird.
Hey @MarkEichenlaub könntest du bitte meine Frage beantworten physical.stackexchange.com/questions/578971/…
Hey, was meinst du mit dieser Kraft "eine Kraft um 10 Uhr", kannst du das bitte erklären?

Dafür gibt es mindestens zwei Gründe:

  • die an die Erdoberfläche angrenzende Luftschicht wird mitgezogen (sie ruht mit ihr).
  • Luftviskosität - man könnte es sich als Reibung zwischen verschiedenen Luftschichten vorstellen . Obere Schichten werden von darunterliegenden Schichten mitgenommen.

Wenn die Luft plötzlich aufhören würde, würde dies zu einer Windgeschwindigkeit von ~1500 km/h führen . Zum Vergleich: Die Winde des Hurrikans Katrina waren ~100 km/h . Es sagt uns, dass die Luftviskosität ausreichend groß ist, dass andere Effekte (z. B. wetterbedingt) ihre Bewegung relativ zur Erdoberfläche nicht dominieren.

Aber wenn es allein durch Reibung verursacht wird, dann haben verschiedene Schichten der Atmosphäre unterschiedliche Winkelgeschwindigkeiten. Von der Erdoberfläche aus gesehen fliegt die Wolke also nach Westen weg.
@MohammadFajar es wäre wahr, wenn sich die Erdrotation schnell beschleunigen würde (Tage werden viel kürzer / länger)
Die einzige Kraft, die in dieser Situation aufgebracht wurde, war die Reibungskraft von unterhalb der Schichten. Jede Schicht der Atmosphäre hat also die gleiche lineare Geschwindigkeit und setzt eine äußere Kraft aus dem Weltraum frei. Wenn sie eine ähnliche lineare Geschwindigkeit haben, müssen sie eine unterschiedliche Winkelgeschwindigkeit haben
@MohammadFajar Stellen Sie sich vor, Sie stehen auf einem Wolkenkratzer: Ihre "lineare" Geschwindigkeit und die Geschwindigkeit von Menschen auf dem Boden sind unterschiedlich, aber keine Teile des Wolkenkratzers bewegen sich relativ zueinander.
aber der Wolkenkratzer ist ein starrer Körper, die Luft nicht.
@MohammadFajar: Nehmen wir einfach an, ich weiß, dass die Luft kein starrer Körper ist. Versuchen Sie, meinen Kommentar zu interpretieren, indem Sie ihn im Hinterkopf behalten. Ich sehe den Sinn Ihres Links ("Laminar Flow") nicht.

Reibung AKA Windwiderstand.

Sie müssen versucht haben, in einem starken Wind zu stehen, oder Ihre Hand aus dem Fenster eines fahrenden Fahrzeugs gesteckt haben. Daraus können Sie die Kraft spüren, die sich bewegende Luft auf Objekte auf ihrem Weg ausübt, und nach Newtons Reaktionsgesetz üben Dinge auf dem Weg eine gleiche Kraft aus, die dazu neigt, die Luft mit dem Boden in ihrer Nähe zu beschleunigen.

Selbst wenn die Atmosphäre ruhig begonnen hätte, wäre sie längst auf Touren gebracht worden.

Aber es gibt ein Flugzeug, das über uns fliegt und niemals die Luftschicht um sich herum schleift, und diese Luftschicht schleift niemals eine benachbarte Schicht, sodass es einen Wind im Boden gibt, weil Luft eine niedrige Viskosität hat

Wegen Reibung. Die Reibung zwischen der Erdoberfläche und der Atmosphäre.

Alle Materie wird aufgrund der Gravitationskraft vom Erdmittelpunkt angezogen.

Luft ist auch Materie, und sie wird zum Erdmittelpunkt gezogen und bewegt sich aufgrund dieser Kraft mit der Erde, wenn sie (die Erde) rotiert. Der Ballon wird, selbst wenn er über die Erdoberfläche gehoben wird, immer noch zum Erdmittelpunkt hingezogen und bewegt sich mit der Erde, abhängig von anderen auf ihn einwirkenden Kräften wie Reibung usw.

Die Atmosphäre dreht sich aufgrund der Reibung zusammen mit der Erde. Reibung bringt Moleküle, die mit dem Boden in Kontakt sind, in Bewegung. Die Reibung zwischen den Luftmolekülen (Luftviskosität) bewirkt, dass sich die oberen Moleküle bewegen.

Hinweis: Das ist der Grund, warum, wenn wir uns nach Norden bewegen, die Winkelgeschwindigkeit der Luft kleiner wird, weil die Winkelgeschwindigkeit der Erde kleiner ist.

Stimmt Ihre Analogie wirklich? Die Ausdehnung des Wassers um das Boot herum ist im Vergleich zur Größe des Bootes ziemlich groß. Die Atmosphäre ist eine relativ dünne Schicht, und es gibt keine stehende Luft, die sie umgibt, richtig?
Sie haben Recht, meine Analogie ist nicht genau, aber nein, weil das Boot im Verhältnis zum Wasser klein ist, sondern weil Meerwasser im Gegensatz zur Atmosphäre kein Ende hat. Die Winkelgeschwindigkeit der Atmosphäre ist gleich, aber die Geschwindigkeit nimmt mit dem Radius zu (falls wir könnten nicht mit Ballons reisen) ...
Warum dreht sich die Atmosphäre zusammen mit der Erde?
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