Юный техник 1974-01, страница 64

Эксперимент

А ВСЕ-ТАКИ

ОНА ВЕРТИТСЯ...

Туристы, приезжающие в Ленинград, непременно бывают в Исаакиевском соборе. Кроме известных во всем мире шедевров искусства и архитектуры, их взору предстает и тяжелый маятник, подвешенный почти на стометровой нити. Постояв около него несколько минут, можно воочию убедиться, что Земля вращается.

Как известно, маятник, отклоненный от положения равновесия на некоторый угол, сохраняет плоскость своих колебаний независимо от движения точки подвеса. Впервые в 1851 году этот опыт продемонстрировал известный французский физик Леон Фуко. Свой эксперимент он проводил в парижском Пантеоне. Церковь, долгое время защищавшая идею неподвижности Земли, на этот раз стала местом крушения одного из своих догматов.

Опыт удался, однако из-за больших затрат времени и средств на его подготовку Фуко продолжал искать новые способы демонстрации вращения Земли, и уже на следующий год он проводит опыт с гироскопом — быстро вращающимся волчком. Гироскоп, так же как и маятник, сохраняет свое первоначальное положение в пространстве.

Из-за трения в подвесе и неточности при совмещении точки опоры с центром тяжести Фуко не удалось качественно проверить справедливость своих рассуждений. Опыт выполнили другие ученые, Ф. Жильберти и А. Фепль,

лишь спустя несколько десятков лет. Но и их конструкции были довольно сложные и трудоемкие в изготовлении.

Чтобы понять, почему маятник или гироскоп способны показать вращение Земли, можно воспользоваться простым доказательством, сущность которого сводится к следующему. Если маятник совершает колебания или ось гироскопа вращается (см. рис. 1) в плоскости меридиана ОАС данного места А, то через промежуток времени At вследствие вращения Земли эта плоскость повернется и займет положение OAiC, причем угол ABAi будет равен (oAt, где (0 — угловая скорость вращения Земли. Направление СА за это же время повернется на ZACAi, стягиваемый той же дугой АА], но при радиусе СА.

Поскольку:

^ АСА, ВА R сое <р

-1 = — = -- =sin 9,

^ ABA, СА R ctg 9 где R — радиус земного шара,

^ АСА = ^ ABA, • — = ш-At-eln 9.

СА

Если At = 1 часу, то a).At=15°, так как один оборот Земля совершает за 24 часа. При этом угол кажущегося поворота плоскости данного места за 1 час будет равен 15° • sin ф. На этот же угол повернется и вся плоскость горизонта данного места, касательная к земному шару, а следовательно, и любое направление, лежащее в этой плоскости. Это означает, что маятник или гироскоп поворачиваются на указанный угол независимо от того, в каком направлении они первоначально были ориентированы.

Кажущееся смещение зависит только от географической широты, угла ф, места наблюдений. Это означает, что за сутки любое из устройств повернется от своего первоначального положения в Ленинграде на 312°, Москве— 296°, а в Ереване только на 232°.

Шли годы. Появились десятки

60