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小舟從哪里起航?

想象一只小舟正在橫穿過湖,如圖11所示,箭頭a表示它的行動方向和速度,前面垂直駛來一只帆船,箭頭b代表它的方向和速度。那么現(xiàn)在問,這只帆船是從什么地方駛來的?你一定能夠立馬指出是岸上的M點。但是如果再問坐在小舟上的人同樣的問題,他的答案會完全不一樣。這是為什么呢?

圖11 帆船沿著與小舟垂直的方向行進,箭頭表示速度和方向,小舟上的人會認為帆船是從哪里出發(fā)的呢

因為小舟上的人感受不到自身的運動,他們仿佛覺得自己在原地不動,而周圍的一切都在以和他們一樣的速度向反方向移動著,所以他們看不到帆船行進的方向是與他們垂直的。對于小舟上的人來說,帆船不只沿著b方向前進,還沿著與小舟前進的反向移動著,將帆船的實際運動與視覺運動按平行四邊形法則疊加在一起(圖12),就會使小舟上的人產(chǎn)生錯覺,覺得帆船是沿著由a和b組成的平行四邊形的對角線方向行駛的,認為帆船的駛出點是岸上的N點,而不是M點。

圖12 劃船人感覺帆船是從N點駛來,而不是M點

當我們隨地球沿著軌道進行公轉(zhuǎn)時,根據(jù)我們所看到的星體發(fā)出的光亮來判斷各星體的位置,那么,我們也犯了與小舟乘客判斷帆船位置相同的錯誤。事實上,我們感受到的星體的位置,比其實際位置沿地球運動方向要往前一些。當然,地球移動的速度跟光速相比實在太渺小了(只等于光速的1/10000)。因此,星體的視位移也并不顯著,但是這個位移還是可以用天文儀器來發(fā)現(xiàn)。這個現(xiàn)象叫作光行差。

假如這類問題引發(fā)了你的興趣,那么,請你就上面所提的帆船問題,嘗試回答以下幾個問題:

(1)對于帆船上的乘客來說,他們覺得小舟正向什么方向行進?

(2)帆船上的乘客認為這只小舟要劃向什么地方去?

要回答這兩個問題,應該在圖12中的a線上畫出速度的平行四邊形;這個平行四邊形的對角線所示的方向就是帆船上的乘客認為小舟行駛的方向,以為小舟正在他們面前斜著前進,仿佛準備靠岸一樣。

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