Вращение Земли вокруг оси. Вращение Земли вокруг оси проявляется во многих явлениях на ее поверхности. Но наиболее наглядным следствием вращения Земли является опыт с физическим маятником, впервые поставленный физиком Фуко в 1851 г.

 

АСТРОНОМИЯ

 

Вращение Земли вокруг оси.

 

 

Вращение Земли вокруг оси проявляется во многих явлениях на ее поверхности.

Например, пассаты (постоянные ветры в тропических областях обоих полушарий,

дующие к экватору) вследствие вращения Земли с запада на восток дуют с

северо-востока в северном полушарии и с юго-востока - в южном полушарии; в

северном полушарии подмываются правые берега рек, в южном - левые; при движении

циклона с юга на север его путь отклоняется к востоку и т.д.

 

a)

б)

Рис 48  Маятник Фуко.  А - плоскость качания маятника.

 

Но наиболее наглядным следствием вращения Земли является опыт с физическим

маятником, впервые поставленный физиком Фуко в 1851 г.

Опыт Фуко основан на свойстве свободного маятника сохранять неизменным в

пространстве направление плоскости своих колебаний, если на него не действует

никакая сила, кроме силы тяжести. Пусть маятник Фуко подвешен на северном полюсе

Земли и колеблется в какой-то момент в плоскости определенного меридиана l (

48, a). Через некоторое время наблюдателю, связанному с земной поверхностью и не

замечающему своего вращения, будет казаться, что плоскость колебаний маятника

непрерывно смещается в направлении с востока на запад, "за Солнцем", т.е. по

ходу часовой стрелки ( 48,6). Но так как плоскость качания маятника не может

произвольно менять своего направления, то приходится признать, что в

действительности поворачивается под ним Земля в направлении с запада к востоку.

 


 

За одни звездные сутки плоскость колебаний маятника совершит полный оборот

относительно поверхности Земли с угловой скоростью w = 15ё в звездный час. На

южном полюсе Земли маятник совершит за 24 звездных часа также один оборот, но

против часовой стрелки.

 

Рис 49. К маятнику Фуко

 

Если маятник подвесить на земном экваторе и ориентировать плоскость его качания

в плоскости экватора, т. е. под прямым yглом к меридиану l ( 48), то

наблюдатель не заметит смещения плоскости его колебаний относительно земных

предметов, т.е. она будет казаться неподвижной и оставаться перпендикулярной к

меридиану. Результат не изменится, если маятник на экваторе будет колебаться в

какой-либо другой плоскости. Обычно говорят, что на экваторе период вращения

плоскости колебаний маятника Фуко бесконечно велик.

Если маятник Фуко подвесить на широте j , то его колебания будут происходить в

плоскости, вертикальной для данного места Земли.

Вследствие вращения Земли наблюдатeлю будет казаться, что плоскость колебаний

маятника поворачивается вокруг вертикали данного места. Угловая скорость этого

поворота wj равна проекции вектора угловой скорости вращения Земли w на

вертикаль в данном месте О ( 49), т.е.

wj = w sin j  = 15ё sin j .

Таким образом, угол видимого поворота плоскости колебаний маятника относительно

поверхности Земли пропорционален синусу географической широты. В Ленинграде

плоскость колебаний маятника поворачивается в час приблизительно на 13ё, в

Москве - на 12ё,5.

Фуко поставил свой опыт, подвесив маятник под куполом Пантеона в Париже. Длина

маятника была 67 м, вес чечевицы - 28 кГ. В 1931 г. в Ленинграде в здании

Исаакиевского собора был подвешен маятник длиной 93 м и весом 54 кГ. Амплитуда

колебаний этого маятника равна 5 м, период - около 20 секунд. Острие его

чечевицы при каждом следующем возвращении в одно из крайних положений смещается

в сторону на 6 мм. Таким образом, за 1-2 минуты можно убедиться в том, что Земля

действительно вращается вокруг своей оси.

 

Вторым следствием вращения Земли (но менее наглядным) является отклонение

падающих тел к востоку. Этот опыт основан на том, что чем дальше находится точка

от оси вращения Земли, тем больше ее линейная скорость, с которой она

перемещается с запада на восток вследствие вращения Земли. Поэтому вершина

высокой башни В перемещается к востоку с большей линейной скоростью, нежели ее

основание О ( 50). Движение тела, свободно падающего с вершины башни, будет

происходить под действием силы притяжения Земли с начальной скоростью вершины

башни. Следовательно, прежде чем упасть на Землю, тело будет двигаться по

эллипсу, и хотя скорость его движения постепенно увеличивается, упадет оно на

поверхность Земли не у основания башни, а несколько обгонит его, т.е. отклонится

от основания в сторону вращения Земли, к востоку.

В теоретической механике для расчета величины отклонения тела к востоку х

получена формула

где h - высота падения тела в метрах, j  - географическая широта места опыта, а

х выражено в миллиметрах.

В настоящее время вращение Земли непосредственно наблюдается из космоса.

 

 Курс общей астрономии >>> 

 

Смотрите также:

 

Физико-математические науки. Астрономия

Астрономия. Для развития астрономии этого периода характерно возникновение особой отрасли, пограничной с физикой,—астрофизики. В астрономии использовались ...
www.bibliotekar.ru/istoria-tehniki/15.htm

 

 Астрономия. Самые-самые... Звезды, кометы, метеориты, галактики ...

Лекселя. Наименьшее расстояние до Земли было достигнуто 1 июля 1770 г. и составило 0015 астрономических единицы (т.е. 2244 миллиона километров или около 3 ...
bibliotekar.ru/kkSamye.htm

 

 Астрономия. Вселенная, Галактика, Звёзды, планеты, астероиды ...

Таковы, например, природа атома и элементарных частиц, генетика, астрономия. Здесь мы хотим рассказать об одной "безумной" попытке объяснить, как произошла ...
bibliotekar.ru/ne_odinoka.htm

 

 БРОКГАУЗ И ЕФРОН. Полярная звезда. Астрономия

Прецессия. П. звезда играет большую роль в практической астрономии (см.), где пользуются ее близостью к полюсу и медленностью суточного движения для ...
bibliotekar.ru/bep/259.htm

 

 Астрономия. Свинцовые звёзды

Новые наблюдения сообщены группой Бельгийских и Французских астрономов, использующих спектрометр Coude Echelle на 3.6-метровом телескопе ESO в обсерватории ...
bibliotekar.ru/iiSvinc.htm

 

 Неизвестная Вселенная

Древние астрономы пытались (в основном безуспешно) определить (но еще не доказать! .... Радиоастрономия и внеатмосферная рентгеновская астрономия приоткрыли ...
bibliotekar.ru/kkNeizVselennaya.htm

 

 Майя - одинокие гении. Календарь и астрономия индейцев майя

Астрономы майя проводили наблюдения за небесными светилами из каменных обсерваторий, которые были во многих городах — Тикале, Копане, Паленке, Чичен-Ице.. ...
www.bibliotekar.ru/1kalmaya.htm

 

 Древний Рим. МАТЕМАТИКА, АСТРОНОМИЯ, ГЕОГРАФИЯ И ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ...

Основные астрономические и метеорологические представления Рать ней империи изложил римский автор времени Августа Манилий в дидактической поэме ...
bibliotekar.ru/polk-20/15.htm

 

 астрономия индейцев майя

АСТРОНОМИЯ МАЙЯ. Но майя занимались не только счетом дней и созданием концепции времени. Они также были опытными астрономами. ...
bibliotekar.ru/maya/t9.htm