Физиците дори могат да обяснят,
че е невъзможно да си представим.
Landau L.
Че земята е кръгла, хората са знаели още в древността. Аристарх (310-230 преди новата ера. Д.) е открил, колко пъти слънцето е по-далеч от Земята, отколкото Луната, и лунни затъмнения, в сравнение с размерите на Земята и Луната. Разстояние до луната намери чрез решаване на правоъгълен триъгълник, когато страните са радиуса на Земята - първа крак, втори крак - разстояние до Луната в момента, когато луната при хоризонта, и хипотенуза - радиуса плюс разстоянието по същото време, когато Луната режийните. Аристарх, а също така говори за първата ротация на Земята под формата на философски дискурс.
Чрез Eratosphen (276-196 преди новата ера. Д.), The сферичността на промените на Земята е резултат от височината на обедното слънце, а височината на звездите в горната част на кулминацията, когато се движат от юг на север, т.е.. Е. по меридиана. Освен това, дори и по това време е било възможно да се измери радиуса на Земята по стъпките на камилата! Две търговец се споразумеят за измерване на височината на слънцето по обяд на същия ден в градовете Сиена и Мемфис, но е желателно, когато Слънцето в Сиена е в зенита (или известна звезда в горния кулминацията). Тези градове са почти на една и съща меридиан (така добре за Нил влияние върху развитието на науката), а разстоянието между, да речем, 750 000 стъпки на камили (приемаме, че стъпката на камила се равнява на около 1 м). Височина разлика φ = 31 ° 11 '- 24 ° 5' = 7 ° 6 ', след това от формула L = R φ, където L - дължина на дъгата кръг с радиус R. почива на Ф е ъгъл, ние откриваме, R = л / φ. Извършване на изчислението (ъгъл φ изразена в радиани), получаваме R = 750 000 / (7,1 / 57,3) = 500 000 · 57,3 / 6,8 = 6 052 000 м.
Когато точността на измерване на радиуса време Земята Ератостен се обърна 7000 km. (По това време разстоянието, измерено етапи на радиуса на Земята от древните гърци оказаха около 40 000 Етап на възникнал проблем? .. Колко метра в една стъпка и е бил такъв проблем в олимпиада по астрономия и космически физика.)
Косвено световно турне Ф. Магелан (1480-1521) се оказа и сферичността на Земята и нейното въртенето на Земята от запад на изток. Галилей (1564-1642) по негово време пише за седемте доказателствата за въртенето на Земята около оста си, но те бяха напълно погрешно (две от тях той нарича доказателства, а другите пет - потвърждение).
Чрез Исак Нютон (1642-1723) посочи, че падането тялото трябва да се движи на изток (за точното решение - на югоизток в северното полукълбо). Робърт Хук (1635-1703) се опита да го докаже експериментално, но се оказа твърде ниска точност на експеримента. В XIX век. в Германия няколко учени проведе успешно експеримент със задоволителна точност: F. Bentsenberg през 1802 (височина 85 м, отклонение от 11.5 mm) и Е. Reich (158 m надморска височина, отклонението на 28.5 mm). Проблемът обикновено е бил пуснат преди излизането на "Започната естествена философия" (1687), Нютон французин Mersenne (1588-1648). Гравирането П. Пиер Varignon от книгата "Съображения за каузата на гравитацията" (1690), описва преживяването Mersenne и Petit (военен инженер, който е извлякъл Mersenne). Mersenne в дрехите монашески поставя въпроса (надпис на френски език): "Ще се върне обратно?" Само в XIX век. този експеримент даде задоволително споразумение с теорията.
Задача. Когато попада обвивка изстрел от пистолет нагоре със скорост от 8000 m / и?
Точна разтвор (за малки скорости, т.е.. Д. За височини където гравитационното ускорение варира малко) може да се намери в Landau и Лифшиц, "Теоретична физика курс" [1], но тези решения не са налични ученици. Дори и добре известен популяризатор на науката Ya Перелман (1882-1942) направи няколко грешки в решаването на този проблем. Но за скорости, близки до скоростта на първо място (и за вдигане на височини, сравними с радиуса на Земята), този проблем е много достъпно решение за студенти.
Представяме опростена решение. Тъй като скоростта на въртене на земята при точката на екватор 465 м / сек и скорост на снаряд от 8000 м / сек и ъгъла между посоката на скоростта на снаряд и вертикалата е много малък (sinα ≈ 465/8000 = 0058 и α ≈ 3 ° 20 '), може да се твърди че изходната точка (а) и точката на падане (в) лежат на елипса близо до краищата на своята малка ос. (Голяма полуос минава през центъра на Земята и перигей за почти съвпада с центъра на Земята.) Намерете ексцентричността на елипса е = косинус = 0,9983 и малка ос = 6378 · 0.058 = 370 km ,. Д. снаряд ще се премести на изток, за да 2b = 740 km, и оръжието се измества на изток при 1925 км = 465 м / сек · 69 · 60 (точка Г). Скорост 465 m / и трябва да бъде умножена по полета 69 минути, което е право втората Кеплер: T1 = T (1/2 + 1 / π), където Т = 84 минути 20 секунди - Време пълно завъртане при скорост, равна на първата пространствена , т. на. площ елипса сектор проби от радиуса вектора на снаряда по време на Т1 време. сумата от квадрата на ОАВ на триъгълник. равно на 2 · на · б / 2, и областта на DIA на полуелипса. равно на пи · е · б / 2. От съотношението на тази област в областта на П на елипса · аб намери израз за Т1. По този начин, в точката на падане на снаряд, ще бъдат прехвърлени на запад до 1925 km - 740 km ≈ 1200 km [2].
Друг разтвор с приблизително същия отговор (1226 km) води Mischenko [3]. черупка компенсиране на запад от него:
където υ - скорост на снаряда във вертикална посока, U - линейна скорост на точки на екватора в дневна въртене на Земята, R - радиусът на земята на екватора, г - земно ускорение. Заместването υ = 8000 m / и, ф = 465 m / S, R = 6378000 m, г ≈ 9,81 м / сек 2 се получи обем 1226000 м.
Ясно показва въртене махало на Фуко на Земята, и косвено - право (стръмен десния бряг на реката в Северното полукълбо) на Beer. Един оригинален начин да се докаже, въртенето на Земята около оста й причини
В исторически план, първите ясни и убедителни експериментите, които потвърждават въртенето на Земята около оста й, е опитът на Л. Фуко (1819-1868). Тя podtvorzhdaet много ясно, че, строго погледнато, система наблюдател, свързан с въртящ земята, noninertial, главно поради наличието на този въртене. Представете си, махало, размахвайки на Северния полюс на Земята. Кориолис ускорение възниква в ротационен система. Силата на Кориолис, както е показано чрез изчисляване, е перпендикулярна на оста на въртене и скоростта на наблюдателя намира в ротационното система и е -2m [ωυ], т. Е. пропорционална на вектор продукт на ъгловата скорост и относителната скорост на тялото в не-инерционно координатна система неподвижно свързана със Земята. Той изчезва, когато точка е в покой спрямо наблюдателя намира в ротационното система (υ = 0) или когато движението на точката на наблюдател се отнася до средната успоредна на оста на въртене ω || с.
При натискане, съобщава на махалото в положението на равновесие в точка точно над северния полюс, където векторът ъгловата скорост насочен точно към нас, ускорението на Кориолис (по правилото за намиране на посоката на вектора на продукта) се отнася до право в хоризонтална равнина едновременно перпендикулярна скорост махало и ъглова скорост земя, а някои ще отхвърли пътя на махалото надясно когато се гледа отгоре (от гледна точка на наблюдателя, въртящи се със земята). В точката на най-голямо разстояние от равновесното положение на модула за махало Кориолис сила Fk е нула. Равнината на трептене на махалото се поддържа по отношение на инерционна рамката на небето, но се набра за завъртане на наблюдателя, така махалото в този момент описва контур. Всеки неуспешен тласък на махалото не може да обясни този път, но тя получава пълно обяснение, ако вземем под внимание инерционните сили в резултат на въртенето на Земята. Ако се пусне на махалото в позицията на максимално отклонение, траекторията на движението ще се различават леко от показаните - тя е под формата на няколко линии, но не и минаваща през полюс.
При скорост на летене камък не може да се игнорира влиянието на тази сила, тя не може да бъде намерен в експериментите на Галилей. Има много явления, които са обяснени от силата на Кориолис, който възниква от въртенето на Земята. Арсенал трябва да го разгледа, т. За. На дълго снаряд полет дори малка ускорение дава значителна промяна в мястото на удара. На жп линии, когато се движат на релси в една посока в северното полукълбо по-силен носят правилните релси. При движение течност и газ през тръбите има и разликата в налягането в тръбата. Много по-важни са силата на Кориолис на морските течения: Гълфстрийм деформация (вдясно) и токовете, свързани с приливите и отливите в N. полукълбо. Много силно влияние на Кориолис сили, показани в атмосферата. Вятър силно в посока на спад на налягането на екватора само значително се отклонява N. полукълбо полето от него, като в южното полукълбо - наляво.
Важен пример за силата на Кориолис ерозията на брега на реката, на ток в меридионален посока. в северното полукълбо сила вектор Кориолис е насочен на изток, когато реката тече на север и запад, ако реката тече от север на юг. И в двата случая, вектора в посока на левия бряг на реката, в дясно, т.е.. Д. замъглено десния бряг и в ляво остава стръмен. В южното полукълбо, замъглените оставени речните брегове. Накрая, на екватора, ускорението на Кориолис е нула, защото ω и V са успоредни. Тези явления са открити през 1857 член на Санкт Петербург академия на науките KM на Baer (1792-1876) и стана известен като Baer право.
Този закон може да се обясни от гледна точка на наблюдател намира в инерциална референтна рамка. Ако реката тече от север на юг в северното полукълбо, като всяка единица маса от вода се отстранява от оста на въртене, и по тази причина, водата идва в северните ширини с липсата на инерция в посока от изток на запад. По този начин се върти земята трябва да се ускори водата в своето движение от запад на изток. Очевидно е, че в инерционната сила на водата се доведе до поток налягане на запад, т. Д. Към десния бряг.
Има един прост експеримент, който демонстрира въртенето на Земята. Трябва да се окачи на кораб тънък кабел на вода с тънък отвор на дъното, така че водата тече за дълго време, например, бутилка минерална вода с контрол на потока. Корабът ще започне да се върти в една посока, после другия, но в началото - винаги - в посока на въртенето на Земята (обратно на часовниковата стрелка, когато се гледа от по-горе). Този опит служи като косвено доказателство за въртенето на Земята около оста й.
По този начин, експериментите на самата земя, ние можем да го настроите да се върти по отношение на инерционно координатна система. По-трудно е случаят с доказателства за циркулация на Земята около Слънцето. В момента има само няколко неща: промяна в дължината на ден през цялата година, а през студената зима в южното полукълбо, смяната на сезоните. Може би с помощта на сложни разсъждения по някакъв начин може да се стигне до правилния извод. И дори с прозрачен атмосфера, директен експериментални доказателства на въртене на Земята около Слънцето е имало почти двеста години след Галилей. Британският учен Д. Брадли (1693-1762) открива феномена на едногодишен аберация на звезди в 1727 Това е първата директна доказателства за движението на Земята около Слънцето, т.е.. Д. Доказателство за истинността на учението на Коперник и Галилей. Годишни паралакс премествания са измерени през 1838 г., когато руски астроном VY Дъга (1793-1864) определя разстоянието до Вега - най-ярката звезда на северното полукълбо на небесната сфера.
Древните шумери в третото хилядолетие преди новата ера. д. определя в началото на новата година в деня на пролетното равноденствие, когато Слънцето влиза в съзвездието Телец. И в древна Гърция, Хипарх (190-125 пр.н.е. ...) Може да се заключи, не само на Земята около Слънцето и нейното собствено въртене, но също така и за прецесията (равноденствие) - Земята ос мутация. Тя е вече известна с т.нар година на Платон (428-327 преди новата ера. Д.), се равнява приблизително на 26 000 години. Чрез този период, на пролетното равноденствие се връща в първоначалното си положение. Ако разделим 26000 от 12 завой така наречената ера на които срокът е около 2150 година - средно време на пролетното равноденствие през една съзвездие. В момента на пролетното равноденствие е в съзвездието Риби, всяка година се движи с 50,26 ", а около 2150 да се движи вече в съзвездието Водолей.
Свързани статии