Содержание

Рубрики

Последние статьи

Реклама

Как было доказано, что Земля вертится

Каждый день мы наблюдаем, как солнце поднимается на востоке и, совершив свой дневной путь по небу, заходит на западе. Сейчас мы знаем: это следствие вращения Земли. Наша планета поворачивается вокруг своей оси с запада на восток, а нам кажется, что днем солнце, а ночью луна и звезды движутся в обратном направлении - с востока на запад.
О вращении других небесных тел мы можем судить на основании непосредственных наблюдений. Так, вращение Солнца можно обнаружить, например, по перемещению солнечных пятен, вращение планеты Марс - по смещению деталей, видимых на ее поверхности.
Свою же собственную планету, Землю, люди не могли наблюдать со стороны.
Наша планета вращается плавно и в высшей степени равномерно, окутывающая Землю со всех сторон атмосфера движется вместе с ней. Непосредственно ее вращения мы не ощущаем. Обнаружить суточное движение Земли можно только косвенным путем. Вращение планеты вызывает в природе определенные следствия, которые могут служить его косвенным доказательством. Однако подобные доказательства в большинстве своем связаны с довольно сложными теоретическими рассуждениями и поэтому страдают отсутствием наглядности.
Вот почему эксперимент, сделавший вращение нашей планеты очевидным для всех, имел огромное научное и атеистическое значение.
Таким экспериментом явился опыт с маятником, получивший впоследствии название опыта Фуко.
Маятник, т. е. груз, подвешенный на нити, представляет собой один из самых простых по устройству, но в то же время один из самых замечательных физических приборов.
Силы, действующие на качающийся маятник, - сила земного притяжения и сила натяжения нити - лежат в плоскости его качаний. Поэтому приведенный в движение, свободно подвешенный маятник будет все время качаться в одной и той же плоскости. Физики формулируют это свойство маятника так: «Плоскость качаний маятника сохраняет неизменное положение в пространстве».
Представим себе маятник, помещенный на одном из полюсов Земли, например на Северном полюсе. Отведем грузик его в сторону от положения равновесия и отпустим. Маятник начнет совершать свободные колебания в том направлении, в котором был оттянут грузик. Если бы Земля была неподвижной, то плоскость качаний нашего маятника сохраняла бы все время свое первоначальное направление относительно местных предметов. В действительности же мы обнаружили бы, что плоскость качаний маятника все время поворачивается относительно окружающих предметов в направлении движения часовой стрелки, совершая в течение суток один полный оборот. Но мы знаем, что плоскость качания маятника неподвижна, значит, за сутки один оборот, но только в противоположном направлении, сделали все окружающие предметы, сделала сама Земля.
Опыт с маятником может быть осуществлен не только на полюсе, но и в других точках земного шара. Ход явлений при этом будет несколько более сложным, но
сущность их останется той же: везде можно будет наблюдать перемещение плоскости качаний маятника в сторону, противоположную направлению вращения Земли.
Впервые опыт с маятником был поставлен для всеобщего обозрения по инициативе знаменитого французского физика Фуко в здании парижского Пантеона в 1851 г. Впоследствии, после Великой Октябрьской революции, этот опыт был повторен в здании Исаакиев-ского собора, в Ленинграде. В настоящее время аналогичный опыт демонстрируется в Московском планетарии.
Выглядит он следующим образом. Тяжелый металлический шар с острием-указателем подвешивается на тонком стальном тросе. Под ним находится белый круг, на котором прочерчены направления «север - юг», «запад- восток». Маятник приводится в качание в направлении, например, с севера на юг. Через несколько минут можно заметить, что маятник отклонился от первоначального направления к направлению северо-запад - юго-восток и с течением времени продолжает двигаться в ту же сторону, т. е. навстречу вращению Земли. Но ведь плоскость качания маятника неподвижна, следовательно, вращается вместе с Землей здание, в котором производится опыт.
Опыт Фуко устранил какие бы то ни было сомнения в суточном вращении Земли вокруг своей собственной оси, которое в течение столетий настойчиво отрицала церковь.
В настоящее время вращение Земли вокруг своей оси доказывается наблюдениями за движением искусственных спутников Земли.
На спутник, движущийся по околоземной орбите, практически действует лишь сила земного тяготения, которая лежит в плоскости этой орбиты. Благодаря этому плоскость орбиты спутника практически не меняет своего положения относительно звезд. И если бы земной шар не вращался вокруг своей оси, то искусственный спутник при каждом обороте проходил бы над одними и теми же точками земной поверхности. Но в действительности трасса спутника, т. е. проекция его движения на поверхность Земли, непрерывно смещается в направлении к западу.
Как известно, искусственный спутник при движении на высотах порядка 200-300 километров затрачивает на один полный оборот вокруг Земли около полутора часов. Легко подсчитать, что за это время земной шар успевает повернуться на 22°,5. Протяженность окружности земного экватора составляет около 40 тысяч километров. Поворот на 22°,5 соответствует 2500 километрам. Таким образом, при каждом очередном обороте искусственный спутник пересекает линию экватора на 2500 километров западнее, чем при предыдущем обороте. Примерно через сутки, т. е. спустя время, необходимое для полного оборота Земли вокруг своей оси, спутник, совершив 16 витков вокруг Земли, пройдет над районом запуска.
Все описанные выше явления представляют собой прямое следствие вращения Земли и в случае необходимости могут служить его наглядным и убедительным доказательством.