【泛科推坑】不靠任何磁力或是外物來支撐，呈現神奇的懸浮積木！？到底是利用什麼原理咧？快來一探究竟～反重力平衡積木 ➡
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看起來像是浮在半空中的結構，其實是利用張力的原理看起來像是反重力。因為張力讓整體處於平衡的狀態，每個構件都是完整作品一部分，少了一塊就無法平衡了～生活中常見的斜張橋就是相關應用唷～

Tedco原裝陀螺儀 ➡ https://bit.ly/36kW4T8 風靡了一個世紀的經典玩具，保持 1917 年原創設計，經典的陀螺款式，有超多種玩法。轉動後趕快來嘗試一下再傾斜也不會倒的神奇瞬間～！！
　　
👉陀螺效應；是物體轉動時的離心力，使自身保持平衡。
👉快看看下面的文章是如何玩陀螺如何研究出離心機！
　
— 延伸閱讀：
基礎交互作用與原力（第三部曲）：反重力全面進攻——阿宅物理（6）
https://pansci.asia/archives/97857
2020年國際科展現場直擊：三十秒找出「硬」三角形、用指尖陀螺研究離心機！
https://pansci.asia/archives/181555

第二部分「為何感覺不到地球自轉？非慣性座標系裡的慣性力」
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未讀第一部分的朋友可以先看：facebook.com/davidyu.phycat/posts/239431704213490
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感覺不到地球自轉的原因就像感覺不到地球表面彎曲的一樣，人類對比地球實在太渺小。正如必須望向遠方海平線才能看見船帆先於船身出現，我們亦必須跨過遙遠的距離才能感受到地球自轉所造成的影響。
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大家有玩過公園裡的遊樂設施「氹氹轉」嗎？它是一個會旋轉的大圓盤，盤上有支架。如果我們捉住支架在地上圍著氹氹轉走，然後跳上去，我們會感覺到一股力將我們推出去。這時放手的話就會被拋出去了，這就是所謂的「離心力」（centrifugal force）。如果各位在香港坐過會上高速公路的小巴，亦可以感受這種刺激的感覺。
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但如果我告訴你，離心力其實並不存在呢？事實上，離心力屬於慣性力（inertial force），又稱為假想力（fictitious force），是在非慣性參考系觀察物理現象的產物。參考系是數學語言，指用來描述物體位置、速度等物理參數的坐標系統。慣性參考系就是互相靜止不動或者以等速移動的坐標系。
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簡單來說，雖然牛頓力學在日常情況下適用於任何參考系，但在非慣性參考系裡使用牛頓力學就會出現慣性力。最常見的例子就是圓周運動。站在氹氹轉上的人在進行圓周運動，運動方向有所改變（注意物理學中的速度概念包含速率和方向），因而是個非慣性參考系。而站在地上看著氹氹轉的人則身處一個慣性參考系之中（事實上只是近似慣性參考系，因為地球也在動）。
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因為氹氹轉在旋轉，慣性定律卻說物體在不受外力的情況下只會沿直線前進，在氹氹轉上就必須施力才能跟隨氹氹轉旋轉，一旦放手就會被「拋出去」。然而，氹氹轉旁邊的觀測者只會看見一個因捉不住支架而直線飛出去的人。順帶一提，捉住支架的力當然是真實的力，叫做向心力（centripetal force）。
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現在可以回到地球自轉的問題。會自轉的地球是個非慣性參考系。就像在氹氹轉上一樣，地球上也會感受到離心力。事實上，這個離心力會抵消掉部分重力，使我們在不同緯度感受到不同的體重！用比較精確的物理詞彙，就是重力的一部分提供了給跟隨時球自轉所需的向心力。
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由於赤道與地球自轉軸的垂直距離最遠，自轉速率最快，需要較多部分的重力提供向心力。南北兩極與地球自轉軸的距離則為零，重力無需提供給向心力。因此，站在赤道時的離心力會令體重比站在南北極時減少大約0.35%。
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另一個我想簡單介紹的慣性力叫做科里奧利力（Coriolis force，簡稱科氏力），或者叫做科氏效應（Coriolis effect），描述在地球表面上移動時感受到的慣性力。由於地球並非一個圓盤而是個球體，因此科氏力的方向並不在本地水平面（local horizon）之上，與之有個夾角。把這個力拆開，可以得到兩個方向的分力，分別為與水平面平行的分力（遺憾地，這個分力亦稱為科氏力），和與水平面垂直的、稱為Eötvös效應的分力。
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平行本地水平面的科氏分力會使任何在北半球水平移動的物體向移動方向的右方偏轉（俯視時為順時針方向），同時使任何在南半球水平移動的物體向移動方向的左方偏轉（俯視時為逆時針方向）。這就是颱風形成的原因，因而源自南半球和北半球的颱風會有相反的旋轉方向。Eötvös效應會在除離心力之外進一步改變我們感受到的重力。向東走時，Eötvös效應會進一步加強離心力，抵消更多的重力。反之，向西走時反而會加強了向下的力，就好像加強了重力般。
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[有趣的是，源自北半球的颱風是逆時針方向旋轉的，剛好與科氏效應相反！這是因為颱風的形成過程是三維的，我正在寫一篇文章詳述。]
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日常生活感受不到上述離心力、科氏力和Eötvös效應的原因很簡單，就是因為人類相對地球的尺寸來說，太過渺小。只有在作長距離移動時，我們才能察覺到這些慣性力。例如，炮彈彈道計算必須考慮地球自轉、飛機飛行感受到科氏力、大規模空氣流動形成颱風等。順帶一提，有都市傳說指科氏效應會導致南北半球馬桶沖水方向相反，這是不正確的。對比地球尺寸，馬桶實在太渺小了，作用在沖廁水上的科氏力比沖廁時水流的隨機擾動細微得多，沖水方向並不會受科氏效應影響。
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歷史上首位直接測量到科氏效應的人是德國化學家懷斯（Ferdinand Reich）。物件自由落下時，由於移動方向為地心，計算指出科氏力會指向東面。在1831年，懷斯從160米高的地方掉下物件，發現物件落下的地點果然向東偏差了2.8厘米。
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那有沒有辦法在不作長距離移動的情況下，證明地球會自轉？答案是肯定的。1851年，法國物理學家傅科（Jean Bernard Léon Foucault）用一個簡單實驗證明了地球確實會自轉。他用一條67米長（好吧，這也很長就是了⋯⋯）的線吊著一個28公斤重的鉛球，形成一個很長很重的擺，掛在巴黎先賢寺的天花版上。因慣性定律同樣適用於鐘擺，擺動平面在慣性參考系裡不會改變。擺動平面不變與物理學中的角動量守恆原理有關。但因地球自轉，地球上的人就會觀察到擺動平面隨著時間改變。
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[這個實驗設備稱為傅科擺（Foucault pendulum），是世上每個科學博物館的必備展品。很多人會在早上很早就到博物館去，就是為了看工作人員開始擺動傅科擺的一刻。]
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現在我們理解到，古希臘時代的差不多兩千年後，懷斯與傅科的實驗終於直接證明了地球會動。我們會在下一節討論太空是否真的是「無重力」。
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【新文章】潮汐的成因是什麼？

相信大家都知道「潮汐是因為靠近月球一邊的海水受月球的重力影響強過另一邊，因此兩邊的海水就會『凸起』，由細地球每天自轉一次所以每天有兩次潮汐。」對吧？

相信差不多每個人都這樣聽說過。因為這很合理，曾經或仍然相信這個解釋。並在其他人問起的時候相信也這樣回答過。其實，這．解．釋．是．錯．的！

老師們不用道歉或對「教錯」學生有任何內疚。在科學中有很多這類例子，非常符合科學原理的「常識」，原來是錯的！有時，甚至是科學家也會誤以為正確。在我們潮汐的這個例子，即使是天文學家和天體物理學家也曾出錯，包括我、亦包括令我知道真正原因的天體物理學家亦直認不諱。

這是更新知識的過程，也是科學存在的意義。

那麼，究竟潮汐的真正成因是什麼？毫無疑問，必定與月球（以及太陽）的施加在地球上的重力有關。但其實主因是由重力形成的橫向壓力。

想像一滴靠近月球的水。因為比地球中心更接近月球，它感受到的月球重力，比地球感受到的月球重力更強。因此，比起地球本身，它應該會感受到一個更快向月球加速的加速度，這就是所謂的潮汐加速度（tidal acceleration）。順帶一提，因此而造成的潮汐力（tidal force）與離心力一樣是慣性力，並非真實存在的力，而是選擇了非慣性參考系的結果。

總而言之，這個潮汐力在地球角度看，應該會使海水升起吧？理論上是會的，但這與潮汐卻沒有關係。牛頓力學告訴我們，一個物體被重力所加速，與物體本身的質量無關。如果海水能被潮汐力拉向月球的話，那麼河流、湖泊，甚至桌面上的一杯水，都應該會每天潮汐兩次，而且一切並非固定在地殼上的物件，包括沙石、動植物，以及你和我，都應該會每天兩次「被升起」啊！

哇，這麼恐怖的事，幸好不會發生。事實上，月球引起的潮汐力比地球重力弱了一千萬倍，而由太陽引起的潮汐力更只有月球的三分之一。

我們應考慮的不是在地月連線之上的水，反而是在與地月連線成90度的位置的水。在圖二裡標示了月球施加在地球上不同位置的水的潮汐力方向。在地月連線以外的水的受力的方向大多是沿地球圓周切線方向的，這就會對海洋造成一個向著地月連線推擠的壓力，因而令靠近月球和遠離月球這兩側的海洋向上「拱起」，這才是潮汐的真正成因。

這也解釋了為什麼我們只會在海洋裡觀察到潮汐，在河川湖泊裡則不然，因為只有海洋這麼大面積的壓力疊加起來才足以造成明顯的潮汐效應。

太好了，馬桶咖啡也不會因此而滿瀉。

後記：感謝讀者 Simon Ching 和 Zion Wong 的提問：為何較大質量的物體不會以更大的加速度加速，所以只有海洋如此大質量的水才會發生潮汐？答案是重力加速度與受力物體的質量無關。利用微擾法可由重力加速度得出潮汐力加速度，同樣與受力物體的質量無關。因此，較大質量的物體會感受到較大的潮汐力、較小質量的物體會感受到較小的潮汐力，然而兩者加速度皆相同。所以，質量不同並非潮汐形成的原因。