1.1 我们的速度有多快?
优秀的田径运动员跑1500米大约要用3分50秒。为了与步行者的一般速度——1.5米/秒做比较,我们做一个小小的计算,得出的结果是:运动员每秒钟大约跑7米。比较而言,运动员的速度要快很多。其实,这两种速度根本就没有可比性:步行者可以每小时走5000米,而且可以走很长时间,连续几个钟头;而运动员只能在短时间内保持其高速度。步兵跑步行军的速度只及上述运动纪录保持者的近三分之一,即每秒钟跑2米,或者说每小时跑7 000多米。但是他们优于运动员的是,能够完成距离远得多的行军。
谚语里经常提到两种行动迟缓的动物——蜗牛和乌龟。把人正常走路的速度与它们的爬行速度做个比较,就会十分有趣。谚语对蜗牛行动迟缓的评价确实恰如其分,它每秒钟爬行1.5毫米,或者说每小时爬行5.4米,恰恰是人步行速度的千分之一!另一种典型的行动迟缓的动物乌龟,它比蜗牛也快不了多少:它通常的速度是每小时爬行70多米。
人比蜗牛、乌龟的运动速度要快得多。但是,如果我们把人的运动与周围自然界中的其他运动,哪怕与不是很快的运动做对比,那就又另当别论了。不错,人能很轻松地超过大多数平原河流的流速,也不会比风的速度慢多少,但是要与每秒钟飞5米的苍蝇进行较量,人只有踏上滑雪板才行。人即使骑马疾驶,也很难追上野兔或猎犬,人只有乘坐飞机时才能与老鹰的速度一比高低。 因为发明了机器,所以人类成了世界上运动速度最快的动物。
就在不久前,苏联建造了装有水下翼的客轮,速度可达60~70千米/时。在陆地上,人的运动速度比在水中更快。在某些路段上,苏联客运列车的运行速度可达100千米/时。“海鸥”牌七座轿车的速度为160千米/时,新生产的吉尔—111型轿车(图1—1)速度可达170千米/时。
现代飞机的速度又远远超过了这些汽车的速度。在苏联民航的许多航线上飞行的图.104客机(图1.2)的平均速度约为800千米/时。以前,飞机的设计速度还难以跨越“声障”,即超过声速(330米/秒,即约1200千米/时)。现在这一难题已被攻克,装有强大喷气式发动机的小型飞机的速度已接近2000千米/时。
人类制造的交通工具还能达到更快的速度。在大气层边缘运行的人造地球卫星能以大约8千米/秒的速度运行。飞往太阳系各大行星的宇宙飞行器已具有超过第二宇宙速度(11.2千米/秒)的初始速度。
1.2 与时间赛跑
能够在上午8点钟从符拉迪沃斯托克(海参崴)起飞,又在同一天上午8点钟抵达莫斯科吗?这个问题并非毫无意义,答案是肯定的。为了理解这一答案,不要忘记符拉迪沃斯托克所在的时区和莫斯科所在的时区之间的时差为7小时。如果飞机能用7个小时飞越符拉迪沃斯托克到莫斯科之间的距离,那么,飞机飞抵莫斯科的时刻,正好就是它从符拉迪沃斯托克起飞的时刻。
符拉迪沃斯托克到莫斯科的距离约为9000千米。也就是说,如果飞行时间为9小时,飞机的速度应为9000÷7≈1286千米/时。在现代条件下,这是完全可以达到的速度。
在北极高纬度地带为了“追上太阳”(或者更准确地说,是追上地球),并不需要特别高的速度。在北纬77°线(新地岛),飞机只要按照大约450千米/时的速度飞行,与同一时间内地球表面的某一点在地球自转时移动的距离相等,在这架飞机上的乘客看来,太阳并未移动,它静止地悬挂在天上,永远不会有日落(当然,飞机必须按照合适的方向飞行)。
“追上月球”更为容易。月球绕地球运行的速度是地球自转速度的1/29(当然,这里指的是“角速度”,而不是线速度)。因此,以25~30千米/时速度航行的普通轮船,就能够在中纬度地带沿着纬线“追上月球”。马克·吐温在随笔《傻子出国记》中就曾经提及这种现象:
正逢晴朗的夏日,夜间的天气更好于白天,我们观察到一种奇怪的现象:在每晚同一时刻月亮都在天空的同一点上出现。月亮这种奇特的规律,最初对我们来说一直是个谜团。但后来我们明白了其中的原因:我们以每小时跨越20分经度的速度向东行驶,这个速度正好与月球运行的速度相当!
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