Какие есть опыты доказывающие что земля вращается

Какие есть опыты доказывающие что земля вращается

Тот факт, что Земля вращается вокруг своей оси, сегодня известен каждому школьнику. Однако не всегда люди были убеждены в этом: обнаружить вращение Земли, находясь на ее поверхности, достаточно трудно. Конечно, можно догадываться, что суточное движение небесных тел по небесной сфере – это и есть проявление вращения Земли. Но видится нам это явление именно как движение Солнца и звезд по небу.

В середине Жан Бернард Леон Фуко смог провести опыт, который демонстрирует вращение Земли достаточно наглядно. Опыт этот был проведен неоднократно, а публично сам экспериментатор представил его в 1851 году в здании Пантеона в Париже.

Здание Парижского Пантеона в центре венчает громадный купол, к которому была прикреплена стальная проволока длиной 67 м. К этой проволоке подвесили массивный металлический шар. По разным источникам, масса шара составляла Проволока крепилась к куполу таким образом, чтобы получившийся маятник мог качаться в любой плоскости.

Маятник совершал колебания над круглым постаментом диаметром 6 м, по краю которого был насыпан валик из песка. При каждом качании маятника острый стержень, укрепленный на шаре снизу, оставлял на валике отметку, сметая с ограждения песок.

Для того, чтобы исключить влияние подвеса на маятник Фуко, применяют специальные подвесы (рис. 4). А для того, чтобы избежать бокового толчка (то есть, чтобы маятник качался строго в плоскости), шар отводят в сторону, привязывают к стене, а затем пережигают веревку.

Период колебаний маятника, как известно, может быть рассчитан по формуле:

По прошествии каждого периода новая отметка, производимая острием стержня на песке, оказывалась примерно в 3 мм от предыдущей. За первый час наблюдений плоскость качаний маятника повернулась на угол около 11° по часовой стрелке. Полный же оборот плоскость маятника совершила примерно за 32 часа.

Опыт Фуко производил огромное впечатление на наблюдавших его людей, которые будто бы непосредственно ощущали движение земного шара. Среди зрителей, наблюдавших опыт, был и Л. Бонапарт, через год провозглашенный императором Франции Наполеоном III. За проведение опыта с маятником Фуко был удостоен Ордена Почетного легиона – высшей награды Франции.

В России маятник Фуко длиной 98 м был установлен в Исакиевском соборе в Ленинграде. Обычно показывался такой удивительный эксперимент – устанавливался на полу спичечный коробок чуть поодаль от плоскости вращения маятника. Пока гид рассказывал о маятнике, плоскость его вращения поворачивалась и стержень, укрепленный на шаре, сбивал коробок.

В основу опыта был положен уже известный в то время экспериментальный факт: плоскость качания маятника на нити сохраняется независимо от вращения основания, к которому подвешен маятник. Маятник стремится сохранить параметры движения в инерциальной системе отсчета, плоскость которой неподвижна относительно звезд. Если поместить маятник Фуко на полюсе, то при вращении Земли плоскость маятника будет оставаться неизменной, и наблюдатели, вращающиеся вместе с планетой, должны видеть, как плоскость качаний маятника поворачивается без воздействия на него сил. Таким образом, период вращения маятника на полюсе равен периоду обращения Земли вокруг своей оси – 24 часам. На других широтах период будет несколько больше, т. к. на маятник действуют силы инерции, возникающие во вращающихся системах – силы Кориолиса. На экваторе плоскость маятника вращаться не будет – период равен бесконечности.

Источник

10 простых доказательств того, что Земля круглая

Люди давно знают, что Земля круглая, и находят все новые и новые способы показать, что наш мир не плоский. И все же, даже в 2016 году, на планете довольно много людей, которые твердо уверены в том, что Земля не круглая. Это страшные люди, они, как правило, верят в теории заговора, и с ними трудно спорить. Но они существуют. Как и «Общество плоской Земли». Смешно становится при одной мысли об их возможных аргументах. Но история нашего вида была интересной и изворотливой, опровергались даже твердо устоявшиеся истины. Вам не придется прибегать к сложным формулам, чтобы развеять теорию заговора плоской Земли.

Круглая или плоская?

Достаточно взглянуть вокруг и десять раз проверить: Земля однозначно, неизбежно, совершенно и абсолютно не плоская на 100%.

Как узнали, что Земля круглая

Наша соседка не всегда одинакова.

Сегодня люди уже знают, что Луна — это не кусочек сыра и не игривое божество, а явления нашего спутника хорошо объясняет современная наука. Но древние греки понятия не имели, что это такое, и в поисках ответа сделали несколько проницательных наблюдений, которые позволили людям определить форму нашей планеты.

Аристотель (который сделал довольно много наблюдений о сферической природе Земли) заметил, что во время лунных затмений (когда орбита Земли помещает планету точно между Солнцем и Луной, порождая тень) тень на лунной поверхности — круглая. Эта тень и есть Земля, а отбрасываемая ей тень прямо указывает на сферическую форму планеты.

Поскольку Земля вращается (поищите информацию на тему эксперимента с «маятником Фуко», если сомневаетесь), овальная тень, которая рождается в ходе каждого лунного затмения, говорит не только о том, что Земля круглая, но и не плоская.

Что означает Линия горизонта

Положение Солнца на горизонте в зависимости от времени дня.

Если вы недавно были в порту или просто прогуливались по пляжу, вглядываясь в горизонт, вы могли заметить очень интересное явление: приближающиеся корабли не просто «появляются» из горизонта (как должны были бы, будь мир плоским), а скорее выходят из моря. Причина того, что корабли буквально «выходят из волн», в том, что наш мир не плоский, а круглый.

Представьте себе муравья, который идет по поверхности апельсина. Если смотреть на апельсин с близкого расстояния, нос к плоду, вы увидите, как тело муравья медленно поднимается над горизонтом ввиду кривизны поверхности апельсина. Если проделать этот эксперимент с длинной дорогой, эффект будет другой: муравей будет медленно «материализоваться» в поле зрения, в зависимости от того, насколько острое у вас зрение.

У нас есть ответ на простой вопрос: Что такое жизнь?

Наблюдение за сменой созвездий

Созвездия могу меняться.

Это наблюдение первым сделал Аристотель, который объявил Землю круглой, наблюдая за сменой созвездий при пересечении экватора.

Вернувшись из поездки в Египет, Аристотель заметил, что «в Египте и на Кипре наблюдаются звезды, которых не видели в северных регионах». Это явление можно объяснить лишь тем, что люди смотрят на звезды с круглой поверхности. Аристотель продолжал и заявил, что сфера Земли «небольших размеров, ведь в противном случае эффект такой легкой перемены местности не проявился бы так скоро».

Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен. Там можно найти много всего интересного, чего нет даже на нашем сайте.

Чем дальше вы от экватора, тем далее «известные» созвездия уходят к горизонту, сменяясь другими звездами. Этого не происходило бы, будь мир плоским.

Как работают солнечные часы

Такой эксперимент многое доказывает.

Если вы воткнете палочку в землю, она даст тень. Тень движется по мере течения времени (на основе этого принципа древние люди изобрели солнечные часы). Если бы мир был плоским, две палочки в разных местах производили бы одну и ту же тень.

Но этого не происходит. Потому что Земля круглая, а не плоская.

Эратосфен (276–194 гг. до н. э.) использовал этот принцип, чтобы рассчитать окружность Земли с хорошей точностью.

А так это уже часы.

Вычисления по кривизне Земли

Стоя на плоском плато, вы смотрите в сторону горизонта от вас. Вы напрягаете свои глаза, затем достаете любимый бинокль и смотрите через него, насколько могут видеть глаза (с помощью бинокулярных линз).

Затем вы взбираетесь на ближайшее дерево — чем выше, тем лучше, главное — не уронить бинокль. И снова смотрите, напрягая глаза, через бинокль за горизонт.

Еще одно доказательство того, что Земля круглая.

Чем выше вы заберетесь, тем дальше будет видно. Обычно мы склонны связывать это с препятствиями на Земле, когда за деревьями не видно леса, а за каменными джунглями — свободы. Но если вы будете стоять на идеально чистом плато, без каких-либо препятствий между вами и горизонтом, вы увидите намного больше свысока, чем с земли.

Все дело в кривизне Земли, конечно, и этого не было бы, будь Земля плоской.

Чтобы не пропустить ничего интересного из мира высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram. Там вы узнаете много нового.

Полет на самолете доказывает, что Земля круглая

Если вы когда-либо вылетали из страны, особенно куда подальше, вы должны были заметить два интересных факта о самолетах и Земле:

Самолеты могут лететь по относительно прямой линии очень долго и не падают за край мира. Они также могут летать вокруг Земли без остановки.

Если вы посмотрите в окно во время трансатлантического перелета, вы в большинстве случаев увидите кривизну земли на горизонте. Лучший вид кривизны был на «Конкорде», но этого самолета давно уж нет. С нового самолета Virgin Galactic горизонт должен быть абсолютно изогнутым.

Какой формы другие планеты

Земля отличается от других, и это бесспорно. В конце концов, у нас есть жизнь, и мы не находили пока планет с жизнью. Однако все планеты обладают схожими характеристиками, и было бы логично предположить, что если все планеты ведут себя определенным образом или демонстрируют конкретные свойства — особенно если планеты разделены расстоянием или сложились при различных обстоятельствах — то и наша планета аналогична.

Другими словами, если существует так много планет, которые образовались в разных местах и в разных условиях, но обладают схожими свойствами, вероятнее всего, и наша планета будет таковой. Из наших наблюдений стало ясно, что планеты круглые (а поскольку мы знали, как они образовались, мы знаем и почему у них такая форма). Нет никакой причины думать, что наша планета не будет такой же.

В 1610 году Галилео Галилей наблюдал вращение спутников Юпитера. Он описал их как маленькие планеты, вращающиеся вокруг большой планеты — и это описание (и наблюдение) не понравилось церкви, поскольку бросало вызов геоцентрической модели, в которой все вертелось вокруг Земли. Это наблюдение показало также и то, что планеты (Юпитер, Нептун, а позже и Венера) сферические и вращаются вокруг Солнца.

Плоскую планету (нашу или любую другую) будет настолько невероятно наблюдать, что перевернет практически все, что мы знаем о формировании и поведении планет. Это не только изменит все, что мы знаем о формировании планет, но и о формировании звезд (поскольку наше Солнце должно вести себя по-другому, приноравливаясь к теории плоской Земли), о скорости и движении космических тел. Короче, мы не просто подозреваем, что наша Земля круглая — мы это знаем.

Почем существуют часовые пояса

С одной стороны светло, а с другой темно.

Потому, что Земля круглая. Все просто. В Пекине сейчас 12 ночи, полночь, солнца нет. В Нью-Йорке 12 пополудни. Солнце в зените, хотя его и трудно разглядеть под облаками. В Аделаиде, Австралия, час тридцать утра. Солнце взойдет очень нескоро.

Это можно было бы объяснить лишь тем, что Земля круглая и вращается вокруг собственной оси. В определенный момент, когда солнце светит на одной части Земли, на другом конце темно, и наоборот. Отсюда появляются часовые пояса.

Другой момент. Если бы солнце было «прожектором» (его свет прямо падал на конкретную область), а мир был плоским, мы видели бы солнце, даже если бы оно не светило над нами. Примерно так же вы можете увидеть свет прожектора на сцене театра, сами оставаясь в тени. Единственный способ создать два совершенно раздельных часовых пояса, один из которых будет всегда в темноте, а другой на свету, — это обзавестись сферическим миром.

Заходите в наш специальный Telegram-чат. Там всегда есть с кем обсудить новости из мира высоких технологий.

Что такое центр тяжести

Есть интересный факт о нашей массе: она притягивает вещи. Сила притяжения (гравитация) между двумя объектами зависит от их массы и от расстояния между ними. Проще говоря, гравитация будет притягивать в сторону центра масс объектов. Чтобы найти центр массы, нужно изучить объект.

Представьте сферу. Ввиду формы сферы, где бы вы ни стояли, под вами будет все то же количество сферы. (Представьте себе муравья, идущего по стеклянному шару. С точки зрения муравья, единственным признаком передвижения будет перемещение ног муравья. Форма поверхности не будет меняться совершенно). Центр массы сферы находится в центре сферы, то есть гравитация притягивает все, что на поверхности, в направлении центра сферы (прямо вниз), независимо от местоположения объекта.

Рассмотрим плоскость. Центр массы плоскости находится в центре, поэтому сила гравитации будет притягивать все, что на поверхности, к центру плоскости. Это значит, если вы будете на краю плоскости, гравитация будет тянуть вас в сторону центра, а не вниз, как мы привыкли.

И даже в Австралии яблоки падают сверху вниз, а не сбоку набок.

Снимки из космоса

Чтобы понять, какой формы Земля, надо просто отлететь от нее подальше.

За последние 60 лет освоения космоса мы запустили много спутников, зондов и людей в космос. Некоторые из них вернулись, некоторые продолжают оставаться на орбите и передавать прекрасные снимки на Землю. И на всех фотографиях Земля (внимание) круглая.

Если ваш ребенок будет спрашивать, откуда мы знаем, что Земля круглая, потрудитесь объяснить.

Новости, статьи и анонсы публикаций

Свободное общение и обсуждение материалов

В 2016 году наше понимание Марса существенно углубилось, благодаря каравану успешно спущенных роверов, марсоходов, орбитальных и наземных миссий. Мы составил…

Ученые открыли экзопланету, на которой год длится меньше 8 часов. 🔭 Но это далеко не главная ее особенность — она находится максимально близко к своей звезде и преимущественно состоит из железа. Может ли на ней существовать жизнь?

Одним из самых удивительных фактов в науке является то, насколько универсальны законы природы. Каждая частица подчиняется одним и тем же правилам, испытывает…

Источник

Опыт по физике для детей: как доказать вращение Земли

Домашние опыты: маятник Фуко – своими руками

Виталий Зарапин педагог, популяризатор науки, кандидат технических наук

Как доказать вращение Земли

Ты наверняка знаешь о том, что Земля вращается вокруг своей оси. Существует несколько доказательств этого, самым простым из них явля¬ется смена дня и ночи (хотя много столетий назад считали, что это обу¬словлено вращением Солнца вокруг Земли).

Одно из самых наглядных доказа¬тельств предложил в XIX веке фран¬цузский физик Жан Фуко. С его по¬мощью убедиться во вращении Земли можно даже в закрытом помещении без окон. Для этого Фуко использо¬вал огромный маятник, длина под¬веса которого равнялась 67 метрам. Подобный маятник, только в гораздо меньшем масштабе, ты можешь сма¬стерить дома.

Что потребуется:

Опыт. Возьми яблоко и подбери тонкую деревянную щепку или палочку, которая на 2 сантиметра длиннее, чем толщина яблока. Заточи щепку с од¬ного конца и проткни ею яблоко на¬сквозь. К незаточенному концу при¬вяжи нитку — это будет маятник. Шилом проделай в пробке небольшое сквозное отверстие, вставь в него иголку ушком вниз или булавку голов¬кой вниз. Затем воткни вилки в проб¬ку наискось, чтобы получилась тре¬нога. Установи треногу на тарелку, свободный конец нитки маятника при¬вяжи к угольному ушку. Отрегулируй длину нитки таким образом, чтобы остриё щепки немного не доходило до дна тарелки.

Вдоль краёв тарелки насыпь два валика соли — друг напротив друга. Теперь отведи маятник за один из ва¬ликов соли и отпусти.

При каждом его движении остриё щепки будет оставлять на соли след в одном и том же месте. Чтобы по¬вторить эффект вращения Земли, плавно, без рывков поворачивай тарел¬ку, которая изображает в опыте нашу планету.

Результат. При повороте тарелки направле¬ние колебаний маятника не изменяется. Он продолжает раскачиваться в той же плоскости, оставляя всё новые следы на валиках соли по мере поворота тарелки.

Объяснение. Вращение Земли передаётся всем неподвижным предметам, которые на ней находятся. Вместе с Землёй против часовой стрелки медленно поворачиваются дома, а также твоя тренога с тарелкой и соляными вали¬ками. Только маятнику это вращение не передаётся, поскольку он подвешен на гибкой нити, а не жёстко прикрёплен к земле.

На самом деле даже когда ты не поворачиваешь тарелку, маятник про¬ходит не по одному и тому же следу, а немного в стороне. Только это смещение настолько маленькое, что увидеть его невозможно. Если бы твой маятник мог колебаться без останов¬ки 24 часа, он вычертил бы на соли полный оборот вокруг оси тарелки, как стрелка часов, только в два раза медленнее.

Источник

Физик Жан Фуко доказал, что Земля вертится

Маятник Фуко (Фото: Marco Cannizzaro, Shutterstock)

8 января 1851 года физик Жан Бернар Леон Фуко, благодаря сконструированному им аппарату, получил доказательство, что Земля вертится.

Жан Бернар Леон Фуко сконструировал прибор, состоящий из пятикилограммового шара из латуни, подвешенного к потолку на стальной проволоке длиной 2 метра.

Качнув шар, Фуко наблюдал поворот плоскости качания его на несколько градусов. Хотя никаких оснований для этого не было. Таким образом, Фуко сделал выводы, что наблюдается не что иное, как вращение Земли.

В два часа ночи Фуко сделал запись своего наблюдения в рабочем журнале. А позднее, 3 февраля этого же года, Фуко пригласил академиков в Парижскую обсерваторию для наблюдения за вращением Земли и продемонстрировал свой прибор, названный впоследствии маятником Фуко.

Маятник в парижском Пантеоне представлял собой металлический шар массой 28 кг с закреплённым на нём остриём на стальной проволоке длиной 67 м. Крепление маятника позволяло ему свободно колебаться во всех направлениях. Под точкой крепления было сделано шестиметровое круговое ограждение, по краю которого была насыпана песчаная дорожка, чтобы маятник в своём движении мог при её пересечении прочерчивать на песке отметки. Чтобы избежать бокового толчка при пуске маятника, его отвели в сторону и привязали верёвкой, после чего верёвку пережгли.

Период колебания маятника при такой длине подвеса составлял 16,4 секунд, при каждом колебании отклонение от предыдущего пересечения песчаной дорожки составляло

3 мм, за час плоскость колебаний маятника повернулась более чем на 11° по часовой стрелке. Эксперимент вошел в историю науки, наглядно подтвердив гипотезу о вращении Земли.

В Исаакиевском соборе Санкт-Петербурга маятник Фуко был запущен в ночь с 11 на 12 апреля 1931 года.

Источник

Как узнать, что Земля вращается?

Физики могут объяснить даже то,
что невозможно представить.
Л. Ландау

Была такая задача на школьной олимпиаде по астрономии и физике космоса: «Как узнали бы люди, что Земля имеет форму шара, что она вращается вокруг оси, проходящей через её центр и что Земля обращается вокруг Солнца по определённой траектории (причём в декабре расположена ближе к Солнцу, чем в июне), если бы она была покрыта густым слоем облаков так, что даже Солнца не было бы видно?»

Что Земля имеет форму шара, люди знали ещё в древности. Аристарх (310–230 до н. э.) нашёл, во сколько раз Солнце дальше от Земли, чем Луна, и по лунным затмениям сравнил размеры Земли и Луны. Расстояние до Луны нашли, решив прямоугольный треугольник, где сторонами были радиус Земли – первый катет, второй катет – расстояние до Луны в момент когда Луна на горизонте, и гипотенуза – радиус плюс расстояние в тот же момент, когда Луна над головой. Аристарх же и первый высказался о вращении Земли в виде философского рассуждения.

По Эратосфену (276–196 до н. э.), шарообразность Земли следовала из изменения полуденной высоты Солнца и высоты звёзд в верхней кульминации при передвижении с юга на север, т. е. по меридиану. Мало того, уже в то время можно было измерить радиус Земли в шагах верблюда! Два купца договариваются об измерении высоты Солнца в полдень в один и тот же день в городах Сиена и Мемфис, но желательно, когда Солнце в Сиене находится в зените (или определённая звезда в верхней кульминации). Эти города находятся почти на одном меридиане (так удачное течение реки Нил повлияло на развитие науки), а расстояние между ними, предположим, 750 000 шагов верблюда (будем считать, что шаг верблюда приблизительно равен 1 м). Разность высот φ = 31° 11′ – 24° 5′ = 7° 6′, тогда из формулы l = Rφ, где l – длина дуги окружности радиуса R, опирающейся на угол φ, находим R = l/φ. Произведя вычисления (угол φ выражаем в радианах), получаем R = 750 000/(7,1/57,3) = 500 000 · 57,3/6,8 = 6 052 000 м.

При точности измерений того времени радиус Земли у Эратосфена получился 7000 км. (В то время расстояния измеряли стадиями. Радиус Земли у древних греков получился приблизительно 40 000 стадий. Возникает задача: сколько метров в одной стадии? Была и такая задача на олимпиаде по астрономии и физике космоса.)

Косвенно кругосветное путешествие Ф. Магеллана (1480–1521) доказало и шарообразность Земли, и её вращение Земли с запада на восток. Г. Галилей (1564–1642) в своё время писал о семи доказательствах вращения Земли вокруг своей оси, но все они были неверными (два из них он называл доказательствами, а остальные пять – подтверждениями).

Ещё И. Ньютон (1642–1723) указал, что падающее тело должно отклонятся к востоку (при точном решении – к юго-востоку в Северном полушарии). Р. Гук (1635–1703) пытался доказать это экспериментально, но точность эксперимента оказалась слишком низкой. В XIX в. в Германии несколько учёных провели успешный эксперимент с вполне удовлетворительными погрешностями: Ф. Бенценберг в 1802 г. (высота 85 м, отклонение 11,5 мм) и Ф. Рейх (высота 158 м, отклонение 28,5 мм). Задача в общем виде была поставлена ещё до выхода «Начал натуральной философии» (1687) Ньютона французом Мерсенном (1588–1648). На гравюре П. Вариньона из книги «Соображения о причине тяжести» (1690), изображён опыт Мерсенна и Пти (военного инженера, которого привлёк Мерсенн). Мерсенн в одежде монаха ставит вопрос (надпись на французском языке): «Вернётся ли назад?» Только в XIX в. такой эксперимент дал удовлетворительное согласие с теорией.

Точное решение (для небольших скоростей, т. е. для высот, где ускорение свободного падения изменяется мало) можно найти в «Курсе теоретической физики» Ландау и Лифшица [1], но эти решения ученикам недоступны. Даже известный популяризатор науки Я. Перельман (1882–1942) сделал несколько ошибок при решении этой задачи. А вот для скоростей, близких к первой космической скорости (и для высот подъёма, сравнимых с радиусом Земли), эта задача имеет вполне доступное для учащихся решение.

Ещё одно решение с приблизительно таким же ответом (1226 км) приводит Е. Мищенко [3]. Смещение снаряда к западу у него:

Наглядно доказывает вращение Земли маятник Фуко, а косвенно – закон Бэра (крутые правые берега рек в Северном полушарии). Оригинальный способ доказательства вращения Земли вокруг своей оси приводит

Дж. Литлвуд (1885–1977). Нужно взять тор из стекла, наполнить его водой в положении, когда плоскость тора перпендикулярна отвесу и резко повернуть тор в вертикальной плоскости. Вода внутри тора начнёт двигаться (в Северном полушарии Земли – против часовой стрелки, если дальнюю от нас сторону тора поднять вверх). Литлвуд пишет: «Это могло быть изобретено Архимедом (287–212 до н. э.), но должно было ждать своего открытия до 1930 г.». Автором идеи является лауреат Нобелевской премии А. Комптон (1892–1962).

В настоящее время доказано, что и угловая скорость вращения Земли была когда-то больше, и сутки миллионы лет назад составляли около 8 ч. Ещё П.-С. Лаплас (1749–1827) в своём «Трактате о небесной механике» писал об этом. По древним источникам известно, что 15 апреля 136 г. до н. э. в Древнем Вавилоне наблюдалось солнечное затмение. Если сделать расчёт, исходя из равномерности вращения Земли, то окажется, что действительно в этот день должно было быть затмение, но не в Вавилоне, а в местности, находящейся на 49° западнее. То есть угловое смещение полосы затмения вызвано изменением угловой скорости Земли. По этим данным возникает задача об угловом ускорении вращения Земли.

Исторически первым наглядным и убедительным экспериментом, подтвердившим вращение Земли вокруг своей оси, был опыт Л. Фуко (1819–1868). Он весьма наглядно подтвёрждает, что, строго говоря, система наблюдателя, связанного с вращающейся Землёй, неинерциальна, главным образом вследствие наличия этого вращения. Представим себе маятник, качающийся на Северном полюсе Земли. Во вращающейся системе наблюдается ускорение Кориолиса. Сила Кориолиса, как показывает расчёт, направлена перпендикулярно к оси вращения и скорости наблюдателя, находящегося во вращающейся системе, и равна –2m [ω υ], т. е. пропорциональна векторному произведению угловой скорости и относительной скорости движения тела в неинерциальной системе отсчёта, жёстко связанной с Землёй. Она обращается в нуль, когда точка покоится по отношению к наблюдателю, находящемуся во вращающейся системе (υ = 0), или когда движение точки направлено для этого наблюдате ля параллельно оси вращения ω || υ.

При толчке, сообщённом маятнику в положении равновесия в точке, находящейся точно над северным полюсом, где вектор угловой скорости направлен точно на нас, ускорение Кориолиса (по правилу нахождения направления векторного произведения) направлено вправо в горизонтальной плоскости, одновременно перпендикулярно скорости маятника и угловой скорости вращения Земли и несколько отклонит путь маятника вправо, если смотреть сверху (с точки зрения наблюдателя, вращающегося с Землёй). В точке наибольшего удаления маятника от положения равновесия модуль силы Кориолиса F_к равен нулю. Плоскость качания маятника сохраняется по отношению к инерциальной системе небесного свода, но поворачивается для вращающегося на блюдателя, поэтому маятник в этой точке описывает петлю. Никаким неудачным толчком нельзя объяснить такую траекторию маятника, но она получает полное объяснение, если принять во внимание силы инерции, обусловленные вращением Земли. Если же отпустить маятник в положении максимального отклонения, то траектория движения будет несколько отличаться от изображённой, – она примет вид нескольких петель, но уже не проходящих через точку полюса.

При скоростях летящего камня можно не учитывать влияния этой силы, она и не могла быть обнаружена в опытах Галилея. Существует много явлений, которые объясняются действием силы Кориолиса, которая возникает из-за вращения Земли. Артиллеристы должны учитывать её, т. к. при больших дальностях полёта снаряда даже малое ускорение даёт значительное смещение точки попадания. На железных дорогах при движении по колее только в одном направлении в Северном полушарии сильнее изнашивается правый рельс. При движении жидкости и газа по трубам также существует разность давлений на стороны трубы. Гораздо более значительными являются действия силы Кориолиса на морские течения: отклонение Гольфстрима (вправо), а также течений, связанных с приливами и отливами в Cеверном полушарии. Очень сильно влияние силы Кориолиса проявляется в атмосфере. Ветер дует строго в направлении падения давления только на экватор и значительно отклоняется в Cеверном полушарии вправо от него, а в Южном полушарии – влево.

Важным примером действия силы Кориолиса является размывание одного берега реки, текущей в меридиональном направлении. в Северном полушарии вектор силы Кориолиса направлен на восток, если река течёт на север, и на запад, если река течёт с севера на юг. В обоих случаях этот вектор направлен с левого берега реки на правый, т. е. размывается правый берег, а левый остаётся крутым. В Южном же полушарии размываются левые берега рек. Наконец, на экваторе ускорение Кориолиса равняется нулю, потому что ω и v параллельны. Эти явления были открыты в 1857 г. членом Петербургской Академии наук К.М. Бэром (1792–1876) и получили название закона Бэра.

Этот закон можно объяснить и с точки зрения наблюдателя, находящегося в инерциальной системе отсчёта. Если река течёт с севера на юг в Северном полушарии, то каждая единица массы воды удаляется от оси вращения Земли и, следовательно, вода приходит в северных широтах с недостатком количества движения в направлении с запада на восток. Вращающаяся Земля при этом должна ускорять воду в её движении с запада на восток. Очевидно, что в силу инерции воды это приведёт к давлению потока на западный, т. е. на правый берег.

Существует простой опыт, который наглядно демонстрирует суточное вращение Земли. Нужно подвесить на тонком шнуре сосуд с водой с тонким отверстием внизу, чтобы вода вытекала довольно долго, например, бутылку из-под минеральной воды с возможностью регулирования расхода. Сосуд начнёт поворачиваться то в одну, то в другую сторону, но вначале – всегда – в сторону вращения Земли (против часовой стрелки, если смотреть сверху). Этот опыт служит косвенным доказательством вращения Земли вокруг своей оси.

Таким образом, опытами на самой Земле мы можем установить её вращение относительно инерциальной системы координат. Труднее дело обстоит с доказательством обращения Земли вокруг Солнца. У нас имеются только несколько фактов: изменение длины дня в течение года, более холодные зимы в Южном полушарии, смена времён года. Может быть, с помощью изощрённых рассуждений как-то и можно прийти к правильному выводу. И даже при прозрачной атмосфере прямое экспериментальное доказательство обращения Земли вокруг Солнца было получено почти через двести лет после Г. Галилея. Английский учёный Д. Брадлей (1693–1762) открыл явление годичной абберации звёзд в 1727 г. Это было первое прямое доказательство движения Земли вокруг Солнца, т. е. доказательство истинности учения Коперника и Галилея. Годичные параллактические смещения были измерены в 1838 г., когда русский астроном В.Я. Струве (1793–1864) определил расстояние до Веги – самой яркой звезды северного полушария небесной сферы.

Древние шумеры в третьем тысячелетии до н. э. определяли начало нового года по дню весеннего равноденствия в момент вступления Солнца в созвездие Тельца. И уже в Древней Греции Гиппарх (190–125 гг. до н. э.) мог сделать вывод не только об обращении Земли вокруг Солнца и её собственном вращении, но и о прецессии (предварение равноденствий) – мутации оси вращения Земли. Уже тогда был известен так называемый год Платона (428–327 до н. э.), равный приблизительно 26 000 лет. Через этот период точка весеннего равноденстви возвращается в прежнее положение. Если разделить 26 000 на 12 получится так называемая эра, которая по продолжительности равна приблизительно 2150 годам, – среднее время прохождения точки весеннего равноденствия через одно созвездие. В настоящее время точка весеннего равноденствия находится в созвездии Рыб, ежегодно перемещаясь на 50,26″, и приблизительно к 2150 г. переместится уже в созвездие Водолея.

Виктор Фёдорович Майоров – учитель физики, астрономии и информатики высшей квалификационной категории. Выпускник физического факультета Горьковского госуниверситета 1970 г. по кафедре теоретической физики. Окончил также Горьковский иняз (1983 г.). Педагогический стаж 39 лет. Хобби: шахматы, иностранные языки. Депутат Земского собрания Воротынского р-на, руководитель РМО учителей физики и астрономии, председатель Воротынской районной профсоюзной организации работников образования. С женой, тоже педагогом, вырастили троих сыновей: средний тоже учитель физики, младший учится в НСХА на инженерном факультете. Уже есть два внука и внучка. Ученики как победители районных олимпиад ежегодно приглашаются на областную олимпиаду в Н. Новгород (то по физике, то по астрономии, то по информатике). Например, в 2008 г. в областных олимпиадах участвовали 9-классник (по астрономии) и 11-классник (по информатике), на олимпиаде «Таланты земли Нижегородской» двое были удостоены грамот и дипломов 3-й степени, им также были вручены уже в марте символические студенческие билеты Нижегородского университета на факультеты ВМК и мехмат, а Воротынская школа вошла в десятку «школ области, где растят таланты». В том же году команда Воротынской СОШ из четырёх учеников принимала участие в XI открытой олимпиаде Центральной России – XXXX олимпиаде ННЦ по астрономии и физике космоса и III Русском международном астрономическом турнире школьников.

Источник