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假如在地月之间搭根电线,在地球上开开关,月球上的灯泡何时亮?

信息来源:bulb365.com   时间: 2021-11-17  浏览次数:21

  原题:假如有足够长的电线连接地球和月球,在月球上装一个灯泡,在地球上打开开关,灯泡多久才亮?

  感谢提问!这个问题看上去有些烧脑,但是静下心来分析其实还是很简单的。

  电灯是我们日常生活中最平常的照明工具,它自应用之日起就极大地推动了人类文明的进步。如今除了家庭、商超、厂房等区域外,城市、道路等公共照明也越来越先进,通过太阳能、风能等清洁能源发电、储存,然后通过定时或亮度感应等无人操控技术开启或关闭开关,从而出现一个个“不夜城”。

  而假如不考虑技术难度,从地球上拉一根电线到月球,开关一端在地球,灯泡一端在月球,其原理与地球上普普通通的电灯泡发光没有什么两样,只不过是电路长度增加了成千上万倍而已。

  灯泡之所以打开开关立即就会发亮,主要是由于由灯泡、开关以及导线之间组成了导电回路。研究表明,电路断开的情况下导体中的电子漂移速度每秒还不到1毫米,且像无头苍蝇一样做无规则的热运动;但当开关闭合后,处于电路各个位置的电场则被迅速建立,其速度与光速相等,电路中各处的自由电子在电场的助推作用下做宏观的定向漂移运动形成电流,这种原理就如果位于郊区的自来水厂将自来水供应到城市中心,几十或者上百千米的输水管道只要打开水龙头立即就会出水类似。

  值得注意的是,无论是电场的作用,还是自来水管的压力作用,都是瞬间形成的迫使水或电子做定向移动的相互作用,而如果要计算某一特定时间从自来水厂或电源处出发水或电子绕一圈需要的时间则十分漫长,并且水流要比电子移动的速度快得多。

  了解了这么多,我们再回到本题的中心思想上来。我们都知道,地月间的平均距离约为38.4万千米,且光速的理论值接近每秒30万千米,因此理论上光往返于地月之间约为2.56秒,也就是单程约为1.28秒,而理论上电场的传播速度与光速相等,也就是说在地球上打开开关,位于月球上的灯泡会在1.28秒被点亮,但是在地球上的人要看到灯泡发光,则又需要1.28秒才能传到。

  不过,地球的自转周期为23时56分4秒,而月球被“潮汐锁定”自转和公转周期为27.32天,一方面月球在不同轨道处到地球的距离不尽相等,另一方面地球也月球的自转周期不相等,请问这根电线该如何搭建呢?既然条件这么苛刻,为何不想着在月球表面就地取材利用太阳能发电呢?

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    ——本信息真实性未经中国灯泡网证实,仅供您参考