Техника - молодёжи 1953-06, страница 16

Но одной центробежной силы не вполне достаточно, чтобы объяснить замедление колебаний маятника при переезде к экватору.

Как оказалось, сила тяжести вблизи экватора уменьшается не на VW а на Viso веса тела на полюсе, то-есть уменьшается немного больше, чем за счет только центробежной силы.

Чем же объяснить эту разницу? Значит, есть еще какая-то причина, уменьшающая силу тяжести на экваторе по сравнению с полюсом. Ее нашел Ньютон, открывший закон всемирного тяготения. Он указал, что это «дополнительное» ослабление силы тяжести происходит вследствие некоторого сжатия Земли. Земля приплюснута у полюсов — тела у полюса находятся ближе к ее центру, чем на экваторе. Поэтому и сила тяжести на полюсе больше, чем на экваторе.

Так удалось, наконец, полностью объяснить отставание часов, перевезенных к экватору.

Вопрос об изменениях силы тяжести на земной поверхности имеет очень важное значение для науки

Прибор, поясняющий, почему Земля сплюснута у полюсов. Когда прибор приводят во вращение, возникшие центробежные силы изменяют ею форму.

ВНУТРЕННЕЕ СОСТОЯНИЕ ЗЕМЛИ

Маятник позволил узнать, какова Земля внутри, что долго не удавалось ученым. Ведь шахты и буровые скважины пока еще не глубоко проникают в земную кору - всого только на 5-6 километров.

А какова Земля на глубине, скажем, 1 000-3 000 километров?

Об этом можно узнать, наблюдая при землетрясениях колебания земной коры, прошедшие через глубины Земли.

Слабые колебания далеких землетрясений регистрируются с помощью очень чувствительных маятников, отличающихся от обычных.

Эти приборы должны удовлетворять условию, чтобы сам маятник вследствие своей инерции не выходил из состояния покоя.

Маятник должен только показывать отклонения под ним почвы.

Такому условию удовлетворяет гак называемый горизонтальный маятник.

Это горизонтальный стержень с грузом на свободном конце. За середину он подвешен к верхушке стойки, а за другой конец прикреплен нитью к ее основанию. Так стержень висит горизонтально, поддерживаемый в пространстве двумя нитями.

Стержень колеблется в горизонтальной плоскости. Регулируя длину нити, на которой он подвешен за середину, можно добиться, что его собственные колебания будут в несколько раз медленней, чем колебания почвы.

Такой маятник сам не выйдет из

1* Ленинграде, в Исаакиевском соборе, а котором находится сейчас музей, есть простой, но очень интересный прибор. Высоко под куполом собора на длинной нити подвешен груз, А на полу под ним — большой круг, расчерченный на градусы.

Каждый день приходит сюда много посетителей. С помощью этого простого маятника они могут наглядно убедиться в том. что Земля вращается вокруг своей оси.

Маятник в Исаакиевском соборе демонстрируется уже больше тридцати лет.

Такой маятник впервые построил в 1861 году известный французский ученый Фуко. По его имени он и назван маятником Фуко. Для доказательства, вращения Земли французский ученый использовал замечательное свойство маятника сохранять неизменной плоскость своего качания.

Чтобы убедиться в этом свойстве, сделаем небольшой опыт. Возьмем штатив с подставкой и подвесим к нему маятник — грузик на нитке. Запустим его и заметим направление его качания. Теперь начнем медленно вращать штатив. Несмотря на это, маятник не изменит плоскости своего движения.

Если подвесить очень длинный маятник. — чем длиннее он будет, тем лучше. — запустить его и заметить направление его движения, то можно вскоре увидеть кажущееся отклонение его от заданного ему направления. Так как любой маятник всегда стремится сохранить плоскость своего качания, то можно сделать вывод: вращается сама Земля.

Для того чтобы получить с маятником Фуко заметный эффект, нить его должна быть очень длинной, а груз достаточно тяжелым. Так. длина нити в Исаакиевском соборе 98 метров, а вес груза — 60 килограммов. Кроме того, по-

маятника заметен лишь через 15—20 минут после запуска маятника. Это еше один недостаток маятника Фуко.

Все это побудило советских ученых-астрономов искать другие, более доступные способы для наглядного доказательства вращения Земли. Ярославский ученый Г. В. Пошехонов предложил оригинальную конструкцию удобного прибора для этой цели. В разработке прибора принял участие коллектив научных сотрудников Московского планетария. Совсем недавно прибор был построен. По аналогии с маятником Фуко он назван маятником Пошехо-нова. Прибор очень прост по устройству.

Его можно сделать даже в хорошо оборудованном школьном физическом кабинете.

В отличие от маятника Фуко маятник Пошехонова не нуждается для своей установки в высоком помещении.

ворот плоскости качаний

Принцип, на котором основано действие маятника Пошехонова, можно уяснить на такой модели. На круглом основании помещается прямоугольная рама. Рама может свободно вращаться вокруг своей вертикальной оси. На горизонтальной оси рамы подвешена штанга, на концах которой находятся неуравновешенные грузы. Разница в весах этих грузов невелика. Она нужна для того, чтобы штанга двигалась не по кругу, вращаясь, а маятникообразно.

Когда основание неподвижно, запущенный маятчии свободно качается в одной плоскости. Теперь заставим основание вращаться и опять качнем маятник. Рама, опирающаяся на основание, тоже начинает вращаться вслед за ним. Но в то время, когда грузы маятника в своем движении проходят через вертикальную ось рамы, маятник рывками стремится опередить движение основания, увлекая за собой раму.

Почему это происходит? Чтобы уяснить себе причину этого явления, вспомним несколько аналогичных примеров из жизни. Когда фигурист на катке или балерина на сцене хотят достичь наибольшей скорости вращения, они прижимают руки как . можно ближе к туловищу, или, говоря языком техники, концентрируют свою массу ближе к оси вращения.

Точно такое же явление происходит и в маятнике Пошехонова. Когда грузы проходят через ось вращения рамы, масса прибора концентрируется, скопляется на оси, и маятник стремится опередить движение основания.

Именно этот факт и послужил По-шехонову исходным пунктом в работе над маятником. Выводы," полученные в результате наблюдений над моделью. явились своего рода «доказательством от противного». Если в модели вращающееся основание было условием опыта, то в приборе оно должно было явиться следствием, выводом. Основанием в приборе служит пол здания, то-есть сама Земля.

Маятник Пошехонова вышиной около трех метров был установлен недавно в одном из залов Московского планетария. И вот когда запустили маятник, то буквально через 3—4 минуты он значительно отклодщдся от первоначальной плоскости своего движения по направлению вращения Земли — с запада на восток. А так к^к подобного рода маятник может изменять плоскость своего качания лишь а том случае, если ему задано какое-то вращательное движение, го можно бесспорно сказать, что вращается основание маятника—пол, на котором он стоит, то-есть сама! Земля.

Маятник Пошехонова — это новое крупное достижение советской астрономической науки.

Н ЖЕЛЕЗНОВ