Як довести що земля коло. Хто довів, що земля рухається навколо сонця? Прилад простої конструкції

Повернемося тепер до питання, чи є Земля інерційною системою відліку чи ні. Щоб з'ясувати, чи є та чи інша система відліку інерційною, достатньо зіставити прискорення тіл щодо цієї системи відліку з силами, що діють на ці тіла з боку інших тіл. Якщо ці сили пояснюють рух тіл, що спостерігаються, тобто сили і прискорення у всіх випадках задовольняють другий закон Ньютона, то система інерційна. Якщо виявляється, що є прискорення, які не можна пояснити дією інших тіл, це означає, що система неінерційна, а прискорення викликаються відповідними силами інерції.

Досвід, що доводить у такий спосіб неінерційність Землі (а саме - її обертання щодо інерційних систем відліку), зробив у 1851 р. у Парижі французький фізик Жан Бернар Леон Фуко (1819-1868). У досвіді Фуко проводилися спостереження за коливаннями маятника, запущеного в певної площини(Маятник Фуко). Для того, щоб можна було протягом досить тривалого часу спостерігати гойдання, Фуко застосував як маятник вантаж, підвішений на дуже довгому (67) тонкому дроті. Період маятника складав 16с. Щоб дріт не міг закручуватися, її верхній кінець був укріплений у підшипнику, який міг вільно обертатися навколо вертикальної осі. На вантаж маятника діяли лише дві сили: сила тяжіння, спрямована вертикально вниз, і сила натягу дроту, спрямована вздовж дроту вгору. Таким чином, результуюча сил, що діють на маятник, лежала у вертикальній площині, що проходить через дріт, тобто в площині коливань маятника. При запуску маятника вживалися заходи для усунення поштовхів у напрямку, перпендикулярному до початкової площини хитань: для запуску вантаж відтягувався у бік положення рівноваги ниткою, яка потім перепалювалася. В результаті маятник починав рухатися у тій вертикальній площині, в якій лежав дріт до перепалювання нитки.

Якби Земля була інерційною системою відліку, то при такому способі запуску маятник і при подальших коливаннях залишався б у тій самій вертикальній площині. Виявилося, однак, що площина хитання маятника не залишалася нерухомою по відношенню до Землі, а поверталася за годинниковою стрілкою (якщо дивитися на маятник зверху). Траєкторію руху вантажу маятника щодо Землі показано на рис. 210. На малюнку для наочності сильно перебільшено кут повороту площини хитань при кожному коливанні маятника.

Рис. 210. Траєкторія вантажу маятника Фуко (у північній півкулі)

Досвід Фуко проводився і в інших місцях земної кулі(В тому числі і в південній півкулі, де площина хитань поверталася проти годинникової стрілки). З'ясувалося, що при наближенні до полюса - північного або південного-кутова швидкість повороту площини хитань збільшується і на самому полюсі досягає . Отже, площина коливань маятника на полюсі повертається щодо Землі з тією самою швидкістю, як і Земля щодо системи відліку Сонце - зірки, але у зворотному напрямі. Отже, площина коливань маятника незмінна у системі відліку Сонце - зірки. Таким чином, у системі відліку Сонце – зірки ми спостерігаємо лише такі прискорення вантажу маятника, які повідомляють йому інші тіла. Це доводить, що система відліку Сонця – зірки є інерційною. Одночасно це доводить, що Земля - ​​не інерційна система відліку, а система, що обертається щодо інерційної з кутовою швидкістю.

Тепер, виходячи з того, що Земля - ​​система відліку, що обертається, ми можемо пояснити рух маятника Фуко і з точки зору земного спостерігача. Оскільки траєкторія вантажу маятника криволінійна, то нього повинні діяти сили, перпендикулярні до траєкторії. Кривизна траєкторії спрямована то одну, то іншу бік залежно від цього, куди рухається маятник, вперед чи назад. Отже, сила повинна міняти напрямок на протилежний при зміні напрямку руху вантажу. Ця сила – сила інерції Коріоліса. Дійсно, як ми бачили в попередньому параграфі, вона спрямована перпендикулярно до швидкості тіла, що рухається, і при зміні напрямку руху (хитання вперед і назад) напрям її змінюється на зворотне. Під дією сили Коріоліса траєкторія вантажу і виявляється «зірочкою», що показана на малюнку.

Крім досвіду з маятником Фуко, Землі спостерігаються ще й інші явища, також пов'язані з силою Коріоліса. На тіла, що рухаються в північній півкулі з півдня на північ, діє сила Коріоліса, спрямована на схід, тобто праворуч від напрямку руху, а на тіла, що рухаються з півночі на південь, - сила Коріоліса, спрямована на захід, тобто знову вправо від напрямку руху. Така сила діє, наприклад, на воду в річках, що течуть у північній півкулі. Під дією цієї сили вода в річках підмиває правий берег, який тому буває крутішим і стрімкішим, ніж лівий берег. Цю закономірність називають законом Бера на ім'я звернув на неї увагу російського вченого Карла Максимовича Бера (1792-1876). З тієї ж причини праві рейки двоколійних залізниць на кожній колії зношуються трохи сильніше за ліві. У південній півкулі, навпаки, крутіші ліві береги і швидше зношуються ліві рейки.

Силою Коріоліса пояснюється також те, що вітри Землі утворюють величезні вихори- циклони та антициклони. Докладніше про це сказано у § 312.

Вересень у нашій країні традиційно вважається «навчальним» місяцем – саме в цей час у всіх школах, училищах, вузах та інших навчальних закладахвідзначається початок нового навчального року. Напевно, у багатьох з нас у душі побачивши ошатних діточок з букетами в руках, які поспішають до школи, прокидаються. приємні спогадипро шкільні роки, хоча вони вже й далеко позаду. « Шкільні рокичудові», як співалося в відомої пісні– для багатьох з нас це був час перших успіхів, перших відкриттів про навколишній світ, час набуття перших друзів і навіть першого кохання.

Про необхідність і користь здобуття освіти не варто навіть говорити: нині роль та значення освіти стоять так високо, як ніколи раніше. Життя ускладнюється, наука та технічний прогресйдуть вперед, так що людині дуже складно буде орієнтуватися в житті, якщо вона не отримає гарної освітив дитинстві.

Іслам та знання

Якщо підходити до цього питання з релігійної точки зору, то, як відомо, мусульманська релігія завжди високо ставила і розум, і освіту. У Корані Всевишній багато разів закликає людей подивитися на устрій навколишнього світу, і таким чином пізнати свого Творця. Люди можуть прийти до переконання в існуванні та могутності Бога саме за допомогою розуму та роздумів:

«Він підкорив вам ніч і день, сонце та місяць. Зірки також підкорені Його волі. Воістину, в цьому - знаки для людей, які розуміють» (16, 12).

«Невже рівні ті, що знають, і ті, які не знають? Воістину, прислухаються до настанов тільки володіють розумом » (39, 9).

«Аллах підносить за ступенями тих з вас, хто увірував, і тих, кому даровано знання» (58, 11).

Якщо ж людина чогось не знає, їй слід звертатися до вчених, до тих, хто має більші знання:

«Запитайте володарів знання, якщо самі ви не знаєте» (16:43).

Також у Корані Всевишній наставляє людей звертатися до Нього з проханням про множення знань:

«І кажи: "Господи! Примножи мої знання"» (20, 114).

Посланець Всевишнього (мир йому та благословення) говорив віруючим про те, що «Прагнення до знань – обов'язок кожного мусульманина та кожної мусульманки». (Табрані, Байхакі та інші). Знання ж, за його словами, віруючим людям слід отримувати безперервно – від колиски до могили.

Навіть після смерті знання, які людина допомагала поширювати, приноситимуть йому нагороду від Всевишнього: «Після того, як людина вмирає, всі її справи припиняються, крім трьох: безперервної милостині, знання, якими користуються люди, і праведних дітей, які звертаються до Аллаха з благаннями за нього».

Як ми бачимо, релігійна віразовсім не суперечить розуму та знанням, як іноді намагаються запевняти нас люди невіруючі. Ця думка протягом історії багаторазово спростовувалась внеском у науку, який робили саме люди релігійні. І мусульманські вчені були тут винятком.

Внесок мусульманських учених у науку

Досить згадати одного із «стовпів медицини» - мусульманського вченого Абу Алі Ібн Сіну, «Аль-Канун» вважалася основою медицини не лише в ісламському світі, але і в Європі - ця книга протягом 600 років служила навчальним посібникому європейських університетах.

Ісламські медики виявили існування мікробів, вперше описали такі захворювання як вітряна віспа та туберкульоз. Перша лікарня була також відкрита в мусульманській державі– у 707 році під час правління халіфа Валіда ібн Абдулмаліка з династії Омейядів.

Мусульманські вчені досягли високих успіхівта у галузі математики. Основоположник алгебри Аль-Хорезмі(780–850) уперше використав цифру нуль. Він написав першу книгу з алгебри під назвою "Аль-Джабр ва аль-Мугабіля". Слово "Аль-Джабр", запозичене з назви книги, тепер ми знаємо, як назва науки алгебри, а на ім'я вченого (аль-Хорезмі) було названо математичний термін"Алгоритм".

Вчений Беттанізаклав основи тригонометрії, інші вчені-мусульмани внесли туди поняття про тангенс, котангенс і косинус. Формулу бінома, яка приписується Ньютону, вніс до алгебри перський поет та вчений Омар Хайям(пом. 1123).

Астрономія - ще одна з наук, якою багато займалися мусульманські вчені. Вони задовго до європейців висловили думку про кулясту форму Землі, а також про її обертальний рух. Ще а ль-Бірунідовів, що Земля обертається навколо своєї осі та навколо Сонця.

В результаті досліджень, які він проводив в Індії поблизу міста Нандана, аль-Бірун зміг обчислити площу поверхні Землі. Застосований у своїй спосіб називається у Європі «правилом Біруні». Імператор Самарканда Улугбек(1394-1499) побудував велику обсерваторію у своєму місті та прославився як великий астроном своєї епохи.

У формуванні географії як науки мусульмани також зіграли велику роль. Дорожні записи Евлія Челебі(1611-1682), який досліджував різні куточки землі, а також Ібн Батути(1304-1369), який об'їхав багато континентів і материків, є безцінною історичною та географічною скарбницею. Багато століть тому Біруні передбачив існування Америки. Мусульманам ще 850 років тому вдалося скласти географічну картусвіту, близьку до сучасних карт.

І це тільки самий короткий список– для повного перерахування всіх наукових досягненьісламських вчених знадобиться ціла книга.

На жаль, минули століття, і мусульманський світ з різних, - зовнішніх і внутрішніх - причин впав у якийсь застій, і відкриття про навколишній світ судилося продовжувати вже вченим-європейцям. Забуваючи про ці заслуги мусульманських учених, багато немусульманів незаслужено дорікають мусульманському світу в невігластві та відсталості, хоча перерахованими вище відкриттями науковий світкористується досі.

Іноді самі мусульмани сприяють такого роду звинуваченням у невігластві, вважаючи світську науку справою, яка не заслуговує на увагу, якою повинні займатися люди невіруючі. Доля релігійних людей, на їхню думку, - займатися лише богослов'ям і пов'язаним з ним науками. Але як ми показали вище, передові люди серед мусульман ніколи так не вважали, що підтверджується їхнім безцінним внеском у скарбницю світових знань.

Разом з іншими російськими школярами та студентами у вересні сіли за парти та хлопці-мусульмани. Ми бажаємо їм успіхів у навчанні, але при цьому хочемо нагадати про те, що у школі чи інституті – як і в будь-якому іншому місці – люди віруючі мають бути взірцем високої моралі та прикладом для всіх оточуючих.

Зокрема, для віруючої людини неприпустимо ставитись до навчання без належної старанності – базікати під час занять із приятелем замість того, щоб уважно слухати викладача, а вдома лінуватися та погано виконувати домашні завдання. Однією з відмінних якостей мусульман є чесність, так що списувати у товариша під час контрольної роботиабо екзамену, або користуватися шпаргалкою абсолютно неприпустимо.

Можна обдурити вчителя, але не можна обдурити Всевишнього, Який бачить нас у будь-який час і не буде задоволений тими людьми, які брешуть та хитрують. Тим більше, видавати чужі знання за свої, не тільки грішно, а й просто безглуздо – у кого ви списуватимете, коли настане час на практиці застосовувати отримані знання (наприклад, при влаштуванні на роботу)?

Мусульманська громада зараз, як ніколи, потребує добрих спеціалістівсвоєї справи, всебічно освічених людей. Ми сподіваємося, що ви не підведете її очікувань і станете гідними продовжувачами справи великих вчених минулого.

Анна (Мусліма) Кобулова

Наведемо ряд Фізичні доказита логічних міркувань, що стосуються обертання Землі навколо осі.

Досвід з маятником Фуко (вперше зроблений 1851 р. у Парижі). Маятник - вантаж, що вільно висить на довгій нитці, - при коливанні незмінно зберігає площину свого гойдання. Прикріплений до стелі високої будівлі, він переноситься у просторі разом із будинком завдяки обертанню Землі, але й при цьому продовжує хитатися в площині, паралельній первісній.

Французький вчений, ФІЗІК Фуко, прикріпив до вантажу маятника вістря, а на підлозі біля країв кола були насипані піщані валики. При хитанні маятника вістря залишало на піску нові та нові сліди. Цей досвід, безсумнівно, доводить обертання Землі, оскільки при кожному коливанні залишався новий слід (будівля обертається разом із Землею, а напрямок коливання маятника залишається тим самим). При досвіді Фуко у Парижі довжина маятника була 67 метрів; вантаж важив 28 кілограмів. Чим довша нитка маятника, тим повільніше відбувається хитання.

1 Чим далі від екватора виробляється досвід, тим здається відхилення маятника значніше. На кожному з полюсів розбіжність між початковим напрямом гойдання маятника і напрямом через годину становитимуть 15 °, На екваторі ніякого відхилення маятника немає.

2 В даний час досвід Фуко, ширше і наочніше ніж де-небудь, демонструється з 1931 в Ленінграді в Держ. антирелігійний музей (колишній Ісаакіївський собор). Довжина маятника 98 м; вантаж 60 кг.

Стиснення Землі біля полюсів. Земля стиснулася в далекому минуломуколи була ще в розплавленому стані; від дії відцентрового ефекту екваторіальна частина дещо віддалилася від свернення, а полюси, отже, зблизилися.

1 Наводимо для любителів математики Формулу маятника.

де Т-тривалість гойдання, I - довжина маятника, g-прискорення сили тяжіння,

я - 3,14 ^ відношення довжини кола до діаметра). 2 Розмір годинного відхилення маятника на будь-якій широті визначається за Формулою 15°. stwcp, де СР - широта місця.

Зменшення сили тяжіння з наближенням до екватора. Дія відцентрової силидається взнаки і в даний час в зменшенні напруги тяжкості з наближенням до екватора. Отже, Земля обертається. Перевіряється це особливо точно за допомогою спеціального маятника.

Відхилення падаючих з великої висотитіл на схід-вказує на обертання Землі та напрямок цього обертання, також як і особливе розмивання берегів річок (правий берег розмивається більше у північній півкулі; лівий більше - у південній).

І, нарешті, підкріпимо вищесказане такими логічними міркуваннями.

Якби Земля не оберталася, то кожне з небесних тіл повинне протягом доби пройти величезний шлях (кожне зі своєю особливою швидкістю), оскільки вони знаходяться від Землі на різних відстанях і щодобово видно на колишньому місці.

Цілком Фантастичною швидкістю мали б володіти навіть найближчі небесні тіла, щоб встигнути протягом доби здійснити повний круговий шлях навколо нерухомої Землі.

Сонце, Місяць, планети, обертаються навколо своїх осей (Земля – планета).

Першим, що Земля обертається навколо Сонця, був Аристарх Самоський — давньогрецький астроном, математик і філософ III століття до н. е..

Аристарх Самоський, давньогрецький астроном (від 310 до 230 до н.е.) був першим, який припустив, що Земля обертається навколо Сонця, а не навпаки.

Він дав першу оцінку відстані до Місяця і це було його ретельне спостереження місячного затемнення - вказуючи положення зірки на протилежному боцінеба, що дозволило Гіппарху, через 169 років вивести, що таке . Використовуючи не Сонце, а тінь від нашої планети на Місяці під час затемнення Місяця! Під час затемнення, Сонце, Земля і Місяць утворюють пряму лінію, тому центр тіні від нашої планети в точці на небесній сфері знаходиться точно навпроти зірки.

Аристарх проводив оцінку відстані та розміру зірки, але розрахунки не дійшли до наших днів. Однак можна здогадатися, чому він вважав, що зірка не є планетою і є центром, навколо якого обертаються інші небесні тіла. Його розрахунок запропонував, що Сонце було набагато більше , ніж Земля - ​​кавун, порівняно з персиком і є малоймовірним, що більше тілокрутиться орбітою навколо меншого.

Помилкова теорія, що Земля планети водить

Припущення давньогрецького астронома, що Земля обертається навколо Сонця, було відкинуто пізніше давньогрецьким астроном Гіппархом.

Єгипетський астроном Птолемей, який живе у 2 столітті н.е., висловив свою думку і стверджував, що всі нерухомі зірки знаходяться на віддаленій сфері, яка обертається навколо нашої планети. Птолемей намагався зібрати і записав усе, що було відомо свого часу про небо в «Великий трактат», тепер відомий як «Альмагест».

Щоб пояснити рух планет, Птолемей використав теорію, яка розпочалася з Гіппарха. Аристарх і Гіппарх правильно вважали, що Місяць обертається довкола нашої планети. Птолемей припустив, що сонце, планети і далекі зірки обертаються навколо землі. Птолемей припустив, що Місяць, Сонце та зірки, обертаються навколо. Оскільки це не рівномірний рухвін припустив, що ці кола були зосереджені на деякій відстані від центрального небесного тіла– нашої планети.

Помилкова теорія Птолемея про рух планет

У той час як зірка обертається навколо Землі, Венера та Меркурій на своїх власних орбітахна одній прямій з періодом 1 рік, Меркурій 88 діб, Венера 225 діб, Марс 687 діб, Сатурн 30 років. Основним мотивом ранньої моделіруху планет була Астрологія, ворожіння долі людини від позиції планет для ключових моментах, наприклад, народження.

Незважаючи на помилковість, думка Птолемея про сонячної системидомінувало в європейській астрономії понад 1000 років. Однією з причин було те, що астрономія була майже зупинена у своєму розвитку під час занепаду та падіння Римської імперії та в « темні віки», які пішли за цим. Продовження досліджень небесної сфери в арабському світі під арабськими правителями було неможливо. З усіх здобутків арабських астрономів, які надали найбільший впливбуло збереження та переклад книг Птолемея з помилковими уявленнями.

Потрібно було майже 18 століть, перш ніж ідеї Аристарха Самоського були відроджені Коперником.

Геліоцентричний порядок сонячної системи був забутий і лише у XVI столітті відродився. Публічно про це заявив Коперник у книзі «Про обертання небесних сфер», що вийшла у 15 столітті нашої ери.

Ст Ф. ,
, Воротинська ЗОШ, п. Воротинець, Воротинський р-н, Нижегородська обл.

Як дізнатися, що Земля обертається?

Фізики можуть пояснити навіть те,
що неможливо уявити.
Л. Ландау

Було таке завдання на шкільній олімпіадіз астрономії та фізики космосу: «Як дізналися б люди, що Земля має форму кулі, що вона обертається навколо осі, що проходить через її центр і що Земля звертається навколо Сонця певною траєкторією (причому в грудні розташована ближче до Сонця, ніж у червні) , якби вона була вкрита густим шаром хмар так, що навіть Сонця не було б видно?

Що Земля має форму кулі, люди знали ще у давнину. Аристарх (310-230 до н. е.) знайшов, у скільки разів Сонце далі від Землі, ніж Місяць, і по місячним затемненнямпорівняв розміри Землі та Місяця. Відстань до Місяця знайшли, вирішивши прямокутний трикутник, де сторонами були радіус Землі – перший катет, другий катет – відстань до Місяця у момент коли Місяць на горизонті, і гіпотенуза – радіус плюс відстань у той самий момент, коли Місяць над головою. Аристарх і перший висловився про обертанні Землі як філософського міркування.

За Ератосфеном (276–196 до н. е.), кулястість Землі випливала зі зміни південної висоти Сонця і висоти зірок у верхній кульмінації при пересуванні з півдня на північ, тобто меридіаном. Мало того, вже тоді можна було виміряти радіус Землі за кроки верблюда! Два купці домовляються про вимірювання висоти Сонця опівдні в той самий день у містах Сієна і Мемфіс, але бажано, коли Сонце в Сієні знаходиться в зеніті (або певна зірка у верхній кульмінації). Ці міста знаходяться майже на одному меридіані (так вдала течія річки Ніл вплинула на розвиток науки), а відстань між ними, припустимо, 750 000 кроків верблюда (вважатимемо, що крок верблюда приблизно дорівнює 1 м). Різниця висот φ = 31° 11′ – 24° 5′ = 7° 6′, тоді з формули l = Rφ, де l- Довжина дуги кола радіусу R, що спирається на кут φ, знаходимо R = l/?. Зробивши обчислення (кут φ виражаємо в радіанах), отримуємо R= 750 000/(7,1/57,3) = 500 000 · 57,3/6,8 = 6052000 м.

При точності вимірів на той час радіус Землі у Ератосфена вийшов 7000 км. (У той час відстані вимірювали стадіями. Радіус Землі у стародавніх греків вийшов приблизно 40 000 стадій. Виникає завдання: скільки метрів в одній стадії? Було і таке завдання на олімпіаді з астрономії та фізики космосу.)

Опосередковано Навколосвітня подорожФ. Магеллана (1480-1521) довело і кулястість Землі, і її обертання Землі із заходу на схід. Г. Галілей (1564-1642) свого часу писав про сім доказів обертання Землі навколо своєї осі, але всі вони були невірними (два з них він називав доказами, а решта п'ять - підтвердженнями).

Ще І. Ньютон (1642-1723) вказав, що тіло, що падає, повинно відхилятися на схід (при точному рішенні - на південний схід у Північній півкулі). Р. Гук (1635-1703) намагався довести це експериментально, але точність експерименту виявилася занадто низькою. У ХІХ ст. у Німеччині кілька вчених провели успішний експеримент із цілком задовільними похибками: Ф. Бенценберг у 1802 р. (висота 85 м, відхилення 11,5 мм) та Ф. Рейх (висота 158 м, відхилення 28,5 мм). Завдання у загальному виглядібула поставлена ​​ще до виходу «Початок натуральної філософії»(1687) Ньютона французом Мерсенном (1588-1648). На гравюрі П. Варіньйона з книги «Мірки про причину тяжкості» (1690), зображено досвід Мерсенна і Пті (військового інженера, якого залучив Мерсен). Мерсен в одязі ченця ставить питання (напис на французькою мовою): «Чи повернеться назад?» Лише у ХІХ ст. такий експеримент дав задовільну згоду з теорією.

Завдання.Куди впаде снаряд, випущений з гармати вертикально нагору зі швидкістю 8000 м/с?

Точне рішення (для невеликих швидкостей, тобто для висот, де прискорення вільного падіннязмінюється мало) можна знайти в «Курсі теоретичної фізикиЛандау і Ліфшица, але ці рішення учням недоступні. Навіть відомий популяризатор науки Я. Перельман (1882-1942) зробив кілька помилок під час вирішення цього завдання. А ось для швидкостей, близьких до першої космічної швидкості(і для висот підйому, порівнянних з радіусом Землі), це завдання має цілком доступне для учнів рішення.

Наведемо спрощене рішення. Так як швидкість обертання точок Землі на екваторі 465 м/с, а швидкість снаряда 8000 м/с і кут між напрямом швидкості снаряда і вертикаллю дуже малий (sinα ≈ 465/8000 = 0,058 і α ≈ 3° 20′), можна стверджувати , Що точка пуску ( А) та точка падіння ( У) лежать на еліпсі поблизу кінців його малої осі. ( Велика піввісьпроходить через центр Землі, і перигей орбіти Пропрактично збігається з центром Землі.) Знаходимо ексцентриситет еліпса е= cosα = 0,9983 та її малу вісь = 6378 · 0,058 = 370 км, тобто снаряд зміститься на схід на 2 b= 740 км, а гармата зміститься на схід на 1925 км = 465 м/с · 69 · 60 с (у крапку D). Швидкість 465 м/с треба помножити на час польоту 69 хв, що знаходиться з другого закону Кеплера: Т 1 = Т(1/2+1/π), де Т= 84 хв 20 с – час повного оборотупри швидкості, що дорівнює першій космічній, тому що площа сектора еліпса, що замітається радіусом-вектором снаряда за час Т 1 , складається з площі трикутника ОАВ, що дорівнює 2 · а · b/2, та площі напівеліпсу АСВ, що дорівнює π · a · b/2. З відношення цієї площі до площі еліпса π · abзнаходимо вираз для Т 1 . Таким чином, точку падіння снаряда буде зміщено на захід на 1925 км - 740 км ≈ 1200 км.

Ще одне рішення з приблизно такою самою відповіддю (1226 км) наводить Є. Міщенко. Зміщення снаряда на захід у нього:

де υ - Швидкість снаряда у вертикальному напрямку, u – лінійна швидкістьточок екватора при добовому обертанні Землі, R– радіус Землі на екваторі, g- прискорення вільного падіння. Підставивши υ = 8000 м/с, u= 465 м/с, R= 6378000 м, g≈ 9,81 м/с 2 отримаємо зміщення 1 226 000 м.

Наочно доводить обертання Землі маятник Фуко, а побічно – закон Бера (круті праві береги рік у Північній півкулі). Оригінальний спосібдокази обертання Землі навколо своєї осі наводить

Дж. Літлвуд (1885-1977). Потрібно взяти тор зі скла, наповнити його водою в положенні, коли площина тора перпендикулярна схилу і різко повернути тор у вертикальній площині. Вода всередині тора почне рухатися (у Північній півкулі Землі – проти годинникової стрілки, якщо дальню від нас сторону тора підняти вгору). Літлвуд пише: «Це могло бути винайдено Архімедом (287–212 до н. е.), але мало чекати свого відкриття до 1930 р.». Автором ідеї є лауреат Нобелівської преміїА. Комптон (1892-1962).

В даний час доведено, що і кутова швидкість обертання Землі була колись більшою, і добу мільйони років тому становили близько 8 год. Ще П.-С. Лаплас (1749-1827) у своєму «Трактаті про небесної механікиписав про це. За давніми джерелами відомо, що 15 квітня 136 р. до н. е. в Стародавньому Вавилоніспостерігалося сонячне затемнення. Якщо зробити розрахунок, виходячи з рівномірності обертання Землі, то виявиться, що дійсно в цей день мало бути затемнення, але не у Вавилоні, а в місцевості, що знаходиться на 49° на захід. Тобто кутове зміщення смуги затемнення викликане зміною кутовий швидкостіЗемлі. За цими даними постає завдання про кутове прискорення обертання Землі.

Історично першим наочним і переконливим експериментом, який підтвердив обертання Землі навколо своєї осі, був досвід Л. Фуко (1819–1868). Він дуже наочно підтверджує, що, строго кажучи, система спостерігача, пов'язаного з Землею, що обертається, неінерційна, головним чином внаслідок наявності цього обертання. Уявімо маятник, що гойдається на Північному полюсі Землі. У системі, що обертається, спостерігається прискорення Коріоліса. Сила Коріоліса, як показує розрахунок, спрямована перпендикулярно до осі обертання і швидкості спостерігача, що знаходиться в системі, що обертається, і дорівнює –2 m [ω υ ], тобто пропорційна векторному твору кутової швидкості та відносної швидкостіруху тіла в неінерційній системі відліку, що жорстко пов'язана із Землею. Вона звертається в нуль, коли точка спочиває по відношенню до спостерігача, що знаходиться в системі, що обертається ( υ = 0), або коли рух точки спрямований для цього спостерігача паралельно осі обертання ω || υ .

При поштовху, повідомленому маятнику в положенні рівноваги в точці, що знаходиться точно над північним полюсом, де вектор кутової швидкості спрямований точно на нас, прискорення Коріоліса (за правилом знаходження напрямку векторного твору) направлено праворуч горизонтальній площиніодночасно перпендикулярно швидкості маятника і кутової швидкості обертання Землі і дещо відхиляє шлях маятника вправо, якщо дивитися зверху (з точки зору спостерігача, що обертається із Землею). У точці найбільшого видалення маятника від положення рівноваги модуль сили Коріоліса F до дорівнює нулю. Площина гойдання маятника зберігається по відношенню до інерційної системи небесного склепіння, але повертається для обертається на спостерігача, тому маятник у цій точці описує петлю. Жодним невдалим поштовхом не можна пояснити таку траєкторію маятника, але вона отримує повне поясненняякщо взяти до уваги сили інерції, зумовлені обертанням Землі. Якщо ж відпустити маятник у положенні максимального відхилення, то траєкторія руху дещо відрізнятиметься від зображеної, – вона набуде вигляду кількох петель, але вже не проходять через точку полюса.

При швидкостях каменя, що летить, можна не враховувати впливу цієї сили, вона і не могла бути виявлена ​​в дослідах Галілея. Існує багато явищ, що пояснюються дією сили Коріоліса, що виникає через обертання Землі. Артилеристи повинні враховувати її, тому що при великих дальностях польоту снаряда навіть мале прискорення дає значне зміщення точки влучення. на залізницяхпри русі по колії тільки в одному напрямку в Північній півкулі сильніше зношується права рейка. При русі рідини і газу трубами також існує різниця тисків на сторони труби. Набагато значнішими є дії сили Коріоліса на морські течії: відхилення Гольфстріму (вправо), а також течій, пов'язаних з припливами та відливами у Північній півкулі. Дуже сильний вплив сили Коріоліса проявляється в атмосфері. Вітер дме строго в напрямку падіння тиску тільки на екватор і значно відхиляється в Північній півкулі праворуч від нього, а в Південній півкулі- Ліворуч.

Важливим прикладомдії сили Коріоліса є розмивання одного берега річки, що тече у меридіональному напрямку. у Північній півкулі вектор сили Коріоліса спрямований на схід, якщо річка тече на північ, і на захід, якщо річка тече з півночі на південь. В обох випадках цей вектор спрямований з лівого берега річки на правий, тобто розмивається правий берег, а лівий залишається крутим. У Південній півкулі розмиваються ліві береги річок. Нарешті, на екваторі прискорення Коріоліса дорівнює нулю, тому що ω і v паралельні. Ці явища було відкрито 1857 р. членом Петербурзької Академії наук К.М. Бером (1792-1876) і отримали назву закону Бера.

Цей закон можна пояснити і з погляду спостерігача, який перебуває в інерційній системі відліку. Якщо річка тече з півночі на південь у Північній півкулі, то кожна одиниця маси води віддаляється від осі обертання Землі і, отже, вода приходить у північних широтахз нестачею кількості руху у напрямку із заходу на схід. Земля, що обертається, при цьому повинна прискорювати воду в її русі із заходу на схід. Очевидно, що через інерцію води це призведе до тиску потоку на західний, тобто на правий берег.

Існує простий досвід, який наочно демонструє добове обертанняЗемлі. Потрібно підвісити на тонкому шнурі посудину з водою з тонким отвором унизу, щоб вода витікала досить довго, наприклад, пляшку з-під мінеральної водиіз можливістю регулювання витрати. Посудина почне повертатися то в одну, то в іншу сторону, але спочатку завжди в бік обертання Землі (проти годинникової стрілки, якщо дивитися зверху). Цей досвід є непрямим доказом обертання Землі навколо своєї осі.

Таким чином, дослідами на самій Землі ми можемо встановити її обертання щодо інерційної системикоординат. Важка справа з доказом звернення Землі навколо Сонця. У нас є лише кілька фактів: зміна довжини дня протягом року, холодніші зими в Південній півкулі, зміна пір року. Можливо, за допомогою витончених міркувань якось можна прийти до правильному висновку... І навіть за прозорої атмосфери прямий експериментальний доказ звернення Землі навколо Сонця було отримано майже через двісті років після Г. Галілея. Англійський вчений Д. Брадлей (1693-1762) відкрив явище річної абберації зірок у 1727 р. Це було перше прямий доказруху Землі навколо Сонця, тобто доказ істинності вчення Коперника та Галілея. Річні паралактичні усунення виміряли в 1838 р., коли російський астроном В.Я. Струве (1793–1864) визначив відстань до Веги – найяскравішої зірки північної півкулі небесної сфери.

Стародавні шумери у третьому тисячолітті до зв. е. визначали початок нового року по дню весняного рівноденняу момент вступу Сонця до сузір'я Тельця. І вже в Стародавню ГреціюГіппарх (190–125 рр. до зв. е.) міг дійти невтішного висновку як зверненні Землі навколо Сонця та її. власному обертанні, а й про прецесію (попередження рівнодення) – мутації осі обертання Землі. Вже тоді був відомий так званий рік Платона(428–327 до зв. е.), рівний приблизно 26 000 років. Через цей період точка весняного рівнодення повертається в колишнє положення. Якщо поділити 26 000 на 12 вийде так звана ера,яка за тривалістю дорівнює приблизно 2150 років, - середній час проходження точки весняного рівнодення через одне сузір'я. В даний час точка весняного рівнодення знаходиться в сузір'ї Риб, щорічно переміщаючись на 50,26 ", і приблизно до 2150 переміститься вже в сузір'я Водолія.

Література

1. Ландау Л.Д., Ліфшиц О.М. Теоретична фізика: Т. I. Механіка. М: Наука, 1965. с. 163.
2. Бронштена В.А. Важке завдання // Квант, 1989. № 8. З. 17.
3. Міщенко Є. Ще раз про важке завдання // квант. 1990. № 11. С. 32.
4. Літлвуд Дж. Математична суміш. М: Наука,1965. З. 10.

Віктор Федорович Майоров– вчитель фізики, астрономії та інформатики вищої кваліфікаційної категорії. Випускник фізичного факультетуГорьківського держуніверситету 1970 р. на кафедрі теоретичної фізики. Закінчив також Горьківський іняз (1983 р.). Педагогічний стаж 39 років. Хобі: шахи, іноземні мови. Депутат Земських зборів Воротинського р-ну, керівник РМО вчителів фізики та астрономії, голова Воротинської районної профспілкової організації освітян. Із дружиною, теж педагогом, виростили трьох синів: середній теж учитель фізики, молодший навчається у НСХА на інженерному факультеті. Вже є два онуки та онуки. Учні як переможці районних олімпіадщорічно запрошуються на обласну олімпіаду до Н. Новгорода (то з фізики, то з астрономії, то з інформатики). Наприклад, у 2008 р. в обласних олімпіадах брали участь 9-класник (з астрономії) та 11-класник (з інформатики), на олімпіаді «Таланти землі Нижегородської» двоє були удостоєні грамот та дипломів 3-го ступеня, їм також були вручені вже в березні символічні студентські квитки Нижегородського університетуна факультети ВМК та мехмат, а Воротинська школа увійшла до десятки «шкіл області, де вирощують таланти». У тому ж році команда Воротинської ЗОШ із чотирьох учнів брала участь у XI відкритій олімпіаді Центральної Росії– XXXX олімпіаді ННЦ з астрономії та фізики космосу та III Російськомуміжнародний астрономічний турнір школярів.