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太阳从西边出来了!(有图有真相,附赠物理分析!) 精选

已有 10023 次阅读 2011-7-28 19:37 |个人分类:科普|系统分类:人物纪事| 太阳, 飞机, 日出, 日落, 起飞

   本周的前三天,远赴广东出差。此行不但顺利完成出差的工作任务,还有幸顺路走马观花地游览了肇庆的七星岩风景区和华南理工大学的校园,在广州见到了久仰的曹广福老师,领略了曹大侠的豪爽酒量和优美歌声。因为这几天一直出门在外,所以没怎么写博文,也没能积极参与科学网组织的“解析温州动车追尾事故”在线访谈,只在从肇庆回广州的大巴上通过无线上网给接地专家小^_^提了个小小的问题。

昨天傍晚,我按照预定计划乘地铁抵达广州白云国际机场,准备搭乘当晚18:30分起飞的航班返回哈尔滨。我早早地办理完登机手续通过安检通道后,来到A132号登机口附近候机。先是坐在朝向跑道一端的落地窗前看飞机的排队起降,然后靠在背包上小憩。手表指示的时间已经快到1730的时候,有一架飞机滑行到了A132号登机口,一看飞机的垂尾,让我大失所望——这是一架海南航空公司的飞机,按照该登机口的屏幕显示,这架飞机已经误点了。按照以往历次乘机的经验,一架飞机停到登机口到重新起飞,起码需要40分钟的时间,所以我知道这次我乘坐的飞机肯定要误点了。

时间正在一分一秒地接近我乘坐的航班起飞时间,我看到的还是“该来的没来,该走的没走”,我只好靠在座椅上继续小憩。海航的飞机的乘客已经在登机的时候,我恍惚听到广播声音,赶紧睁开眼睛,看到原来旁边座椅上的乘客们正离开座椅向远处走着,这时听清楚,我们的航班的乘客被“抱歉地通知”,登机口变更为A15。因此我们这100多人需要下到一楼,去A15登机等候摆渡车。时间已经到了预计起飞时间18:30,摆渡车还是没有来,这时,远远地看到一个形象上和嗓音上都很东北的老爷们儿开始向着柜台里面的一个戴着眼镜、形象上文质彬彬的胖小伙发飙,小伙子打了两个电话后,终于开始检票,待我们又在柜台和玻璃安全门之间等候了几分钟后,一辆空着的摆渡车终于来了,把我们拉到了停机坪上,经过一个挺古老的露天的扶梯车走上了让我们等候已久的飞机。

此时的时间早已经过了预计的起飞时间,当所有乘客完成登机,乘务员帅哥和美女拿着计数器来回反复清点了几遍乘客人数后。客舱门终于关闭,广播里传出“滑梯预位,交叉检查”指令,头顶的小电视放下,开始播放安全须知,然后飞机被推出停机坪,滑行到跑道一端去排队等候起飞,此时,时间已过了19:10,飞机晚点约40分钟。坐在C座位上的我从小小的舷窗向外望去,一大片暗灰色的浓云下面,夜幕即将降临,在听到发动机的一阵轰鸣之后,飞机终于离开了地面,经过上升转弯,调整到朝向正北的航向后,穿越云层飞向万米高空。

此时,我心中忽然有了一个奇怪的想法——今天是不是又有机会在飞机上看到并拍摄到日落或者“日出”?我敢说,想在傍晚时分看日落的想法,很多博友和网友都会有,因为这确实是个看日落的好时候(恰好是日落时分)和好地方(碧空云海)。但是,要在日落时分却想看“日出”,却绝对是很匪夷所思的一个古怪想法。这次很幸运,因为一次意外的晚点起飞(或许是因为头天曾经在曹大侠的安排下和迟菲通了次电话,结果返程的航班果然迟飞了),还真的让我利用飞机这个平台,又一次观看到了空中日出的美景。上一次空中看日出,还是在从伦敦到北京的国际航班上,地点在贝加尔湖上空,太阳是按照我们所熟悉的方式,从东方冉冉升起的。而这一次,太阳却是从西边出来的,信不信由你,反正我是看到了,也拍到了。有图有真相!


 “太阳从西边出来”这样的“怪事”,能否有个科学的解释?答案是肯定的!我们知道,地球是以0.0000727弧度/秒的速度自西向东匀速自转的(其实还有个更低的公转速度)。因为这种转动,我们看到了每天的日出和日落。粗略地理解,日出和日落时太阳的光线与我们所处的地表相切,如果我们所处的观察点离开地面,再高一些,日出会变得更早,日落就会变得更晚,所以我们经常可以在地面看到日落后却看到高楼顶端还有阳光照射,空中的云朵也还可以显得很亮。当我们乘坐在万米高处的飞机上巡航的时候,日出时间会提前,日落的时间也会推迟,这些不奇怪。然而如果我们乘坐的飞机正处在快速上升阶段,此前起飞机场所处的地方刚刚日落,而最终达到的巡航高度(约一万米!)处还没有日落,就会看到西方日出的反常现象!

显然,看到这种“太阳从西边出来”的怪现象,还需要满足一定的条件:

的一个,也是最重要的,是地面日已落和空中日未落这个基本前提(在纯粹的白天或者黑夜是绝对不可能看到日出的)。这就要求飞机是在刚刚日落时分起飞,早了晚了都不行!

第二个,还要求飞机上升速度与其到日光与地球表面切点(也是不断变化的)的比值(暂且称之为“上升角速度”)要远大于太阳相对地心转动(地球自转)的角速度(72.7微弧度每秒)。这个条件其实不难满足,飞机爬升阶段的上升速度可以很容易达到数十米/秒(例如30/秒),按其道切点的距离为30千米(日落后约1分钟)计算,飞机“上升角速度”约为1毫弧度/秒,即可满足看到日出的条件。但是,如果日落15分钟以上,此时“上升角速度”已经小于地球自转的角速度了,就完全无法看到“西方日出”了。我拍照片的时候是1921~19:24之间,昨天广州的日落时间是1912,恰好满足了所有的条件,所以让我很幸运地看到了“太阳从西边出来”的奇景。

     以上,就是我对我的“太阳从西边出来”奇遇所作出的物理分析。需要说明的是,这里所作的计算只是比较概略的估算。鄙人照相技术不好,相机也很差,舷窗又太小,摄影大家们拍砖时请轻一点儿,别砸坏了俺的相机镜头。

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