Космос у тебя дома - [27]
Ось нашей планеты наклонена к ее плоскости вращения вокруг Солнца, к плоскости ее орбиты. Угол наклона равен 66° 33,5'.
Исаак Ньютон объяснил происхождение прецессии земной оси наклоном оси и сплюснутой формой Земли.
При идеальном шаре прецессии не было бы, а при такой форме Земли, какая у нее сейчас, не все ее точки притягиваются к Солнцу и Луне одинаково, образуется поворачивающее усилие. Оно и «старается» поставить ось Земли вертикально. В результате этого земная ось описывает конусы прецессии. Время полного оборота конца оси Земли вокруг перпендикуляра к плоскости орбиты, который является осью прецессии, составляет приблизительно 26 000 лет.
Как видите, вращение оси Земли происходит очень медленно, в нашем понимании, конечно.
Для того чтобы представить, как произошла прецессия земной оси, сделаем небольшую модель — усовершенствуем тот волчок, который вы изготовили из баночки из-под кинопленки. Его следует утяжелить и заменить ось. Ось можно сделать из прямого гвоздя, срезав у него шляпку и хорошо заострив другой конец. Просверлите в гвозде отверстие для пусковой веревки. В баночку для ее утяжеления положите глину. Изготовьте две рамки, в которых будет установлен волчок. Первую, внутреннюю рамку, сделайте из медной или латунной трубки, разметив ее стороны по волчку. В противоположных сторонах рамки нужно будет сделать отверстия— гнезда, в которых будет вращаться волчок Там, где будет нижний острый конец оси волчка, отверстие в трубке надо просверлить не сквозное, чтобы ось могла упираться во внутреннюю сторону трубки. Отверстие для верхнего конца оси сделайте сквозное — через обе стенки трубки. Это даст возможность свободно вставлять и вынимать из рамки волчок. В местах сгибов рамки трубка будет сминаться, но это на качество рамки не повлияет. Посередине боковых сторон рамки нужно просверлить отверстия, вставить изнутри по гвоздику, а шляпки припаять к рамке.
Вторая, наружная рамка будет П-образной формы, то есть иметь три стороны. Сделайте ее из такой же трубки. В ее концах надо просверлить отверстия, в которые будут вставлены оси-гвоздики внутренней рамки. На верхней перекладине наружной рамки к ее середине припаяйте крючок из проволоки, за который наш прибор можно будет подвесить. Когда все будет готово, прибор подвесьте. Нужно добиться, чтобы внутренняя рамка с волчком висела ровно, без перекосов.
Приступим к опыту. С помощью тонкой бечевки раскрутите волчок. Он будет вращаться в том положении, в каком вы его запустили. Когда он остановится, привяжите к низу внутренней рамки грузик и, повернув ее в наклонное положение, снова запустите волчок. Грузик будет стараться повернуть рамку, то есть поставить ось вращающегося волчка вертикально. Произойдет то, что происходит с Землей, которую Солнце и Луна «стремятся» поставить на орбите прямо, без наклона оси. Обе рамки начнут с самого момента запуска волчка вращаться вокруг шнурка, на котором они подвешены. Шнурок стал осью прецессии волчка.
Прецессионное движение нашего прибора продолжается недолго. После его окончания начинается вращение в противоположную сторону — из-за трения в подшипниках и раскручивания шнурка.
Незаметная скорость
Итак, мы с вами живем на гигантском волчке. Но мы не замечаем той огромной скорости, с которой Земля несется по своей орбите вокруг Солнца. Не замечаем мы и скорости, с которой поверхность Земли вращается вокруг своей оси.
Правда, мы знаем, что весна сменяет зиму, лето — весну, осень — лето, а зима приходит на смену осени. Эти смены времен года происходят постепенно, мы к ним привыкли и не связываем их со скоростью Земли вокруг Солнца, равной в среднем 29,765 километра в секунду. Эта цифра нам мало что говорит. Мы привыкли измерять скорости в километрах в час.
Пешеход может идти со скоростью шесть километров в час. Автомашина и поезд обычно развивают 40—100 километров в час. Самолеты перевозят пассажиров со скоростью от 300 до 800 и больше километров в час. Скорость самолетов постепенно растет, уже летают самолеты быстрее звука, то есть со скоростью больше 1200 километров в час. Наши космические корабли, летающие вокруг Земли, делают 28 400 километров в час.
Земля же летит по своей орбите вокруг Солнца со скоростью 107 154 километра в час!
А вращение Земли вокруг своей оси? Здесь самая большая скорость на экваторе — она равна 1674 километрам в час.
Этих скоростей мы с вами совсем не ощущаем.
Доказательство вращения Земли
Хотя в XIX веке никто из образованных людей уже не сомневался, что Земля вращается вокруг своей оси, а не Солнце вокруг нее, известный французский ученый Леон Фуко поставил в 1851 году опыт, который наглядно показывал вращение Земли.
Для своего опыта Фуко воспользовался свойством маятника сохранять плоскость своего качания даже в том случае, если место его подвеса вращается вокруг вертикальной оси.
В здании Пантеона в Париже Фуко подвесил маятник длиной 67 метров. Медный шар этого маятника весил 28 килограммов.
Когда маятник в Пантеоне был запущен, то через несколько минут было обнаружено, что плоскость качания маятника изменилась, ее ближняя к наблюдателю сторона передвинулась по часовой стрелке с востока на запад. На самом же деле плоскость качания маятника осталась прежней. За это время повернулась Земля с запада на восток.
