Cтраница 2
Мы рассмотрим теперь некоторые из наиболее важных исключительных случаев, когда сложная центробежная сила не может быть оставлена вне рассмотрения, когда она выясняет свойства движений, обусловленные вращением земного шара. [16]
Опыт Фуко по сравнению с наблюдением отклонения тел, падающих с большой высоты, обладает тем преимуществом, что он накопляет в течение довольно продолжительного времени весьма малые действия, которые производит вращение земного шара на видимое движение тел, вследствие чего результаты этих действий становятся заметными. Опыт Фуко был позднее повторен голландским-ученым Каъгерлингом Оннесом ( Ка-merlingh Onnes) в Гронингене с маятником длиной ллшь 1 2 м, качавшимся в пустоте. [17]
Био г доказал, что земное магнитное поле может быть приближенно представлено полем бесконечно малого магнита - диполя, помещенного в центре земли и имеющего магнитную ось, наклоненную под углом около 11 к оси вращения земного шара. [18]
Вы понимаете, что невесомое тело не может лежать спокойно на дне воздушного океана; с ним должно произойти то же, что произошло быхс пробкой, погруженной на дно озера: пробка быстро всплыла бы на поверхность воды. Точно так же невесомый снаряд, отбрасываемый к тому же и инерцией вращения земного шара, должен стремительно взлететь ввысь и, дойдя до крайних границ атмосферы, свободно продолжать свой путь в мировом пространстве. [19]
Вы понимаете, что невесомое тело не может лежать спокойно на дне воздушного океана; с ним должно произойти то же, что произошло бы с пробкой, погруженной на дно озера: пробка быстро всплыла бы на поверхность воды. Точно так же невесомый снаряд, отбрасываемый к тому же и инерцией вращения земного шара, должен стремительно взлететь ввысь и, дойдя до крайних границ атмосферы, свободно продолжать свой путь в мировом пространстве. [20]
В этой модели пренебрегается влиянием изменения температуры воздуха по высоте, влажностью воздуха, вращением земного шара и трением, а поверхность земли считается однообразной и ровной. [21]
Измерение времени может быть в принципе произведено при помощи любого периодического процесса. В практике же принято астрономическое измерение времени, основанное на изучении законов движения планет и вращения земного шара. Фундаментальной единицей измерения времени являются звездные сутки - промежуток времени между двумя последовательными верхними кульминациями точки весеннего равноденствия. Звездные сутки в качестве основной единицы времени неудобны, потому что начало суток при этой единице может приходиться последовательно на любое время дня и ночи. По этой причине основной единицей времени выбрано среднегодовое значение солнечных суток - промежутка времени между двумя последовательными прохождениями Солнца через меридиан данного места на земной поверхности. Продолжительность солнечных суток зависит от годового движения Земли относительно Солнца, поэтому приходится брать среднегодовое значение солнечных суток. Практической единицей времени считается секунда среднего солнечного времени, равная 1 / 86400 средних солнечных суток, что составляет около 1 / 86164 09 звездных суток. [22]
Следует сделать важное замечание, относящееся к экспериментам на поверхности Земли. Если относить систему х осям, движущимся по отношению к Земле, нужно прибавить силу инерции переносного движения, происходящую от этого относительного движения, ко всем фиктивным силам, которые появляются при движении относительно Земли: к центробежной силе и сложной центробежной силе, происходящим от вращения земного шара. Эта последняя не будет равна нулю в случае равновесия относительно осей, движущихся по отношению к Земле, ибо точка, неподвижная в этих осях, имеет не равную нулю скорость по отношению к Земле. [23]
В Северном полушарии из-за дополнительного действия силы инерции Ко-риолиса, вызванной вращением Земли, все движущиеся тела должны смещаться в правую сторону, если смотреть в направлении движения. Повернув вектор и вокруг оси, параллельной оси вращения земного шара, на 903 в направлении его вращения, получим, согласно правилу Жуковского, направление ускорения Кориолиса ак по касательной к параллели с запада на воггок. Действие такой силы вызовет у движущейся точ ки дополнительное ускорение относительно Земли в направлении этой сильг, а следовательно, и ее перемещение, если точка движется в течение некоторого времени. [24]
Кориолиса, вызванной вращением Земли, все движущиеся тела должны смещаться в правую сторону, если смотреть в направлении движения. Определим проекцию и этой скорости на плоскость, перпендикулярную оси вращения Земли. Повернув вектор v вокруг оси, параллельной оси вращения земного шара, на 90 в направлении его вращения, получим, согласно правилу Жуковского, направление ускорения Кориолиса як по касательной к параллели с запада на восток. Действие такой силы вызовет у движущейся точки дополнительное ускорение относительно Земли в направлении этой силы, а следовательно, и ее перемещение, если точка движется в течение некоторого времени. Движение точки может иметь направление, отличное от касательной к меридиану. Важно, чтобы оно имело отличную от нуля проекцию скорости v r на плоскость, перпендикулярную оси вращения земного шара. [25]
Протекающие в них геофизические процессы очень разнообразны и сложны. Они включают в себя гидродинамические движения атмосферного воздуха и вод морей и океанов, тепло - и массообмен в системе океан-атмосфера, поглощение, рассеяние и отражение солнечного излучения ( разного в разные времена года), сезонные изменения подстилающей поверхности и многие другие явления. Их сложность связана также с неоднородностью земной поверхности и внешней нестационарностью - вращением земного шара вокруг собственной оси и вокруг Солнца. [26]
Измерение времени может быть, в принципе, произведено при помощи любого периодического процесса. Наибольшей точностью и настоящее время обладают часы, основанные на использовании собственных колебаний кристаллической решетки кварца или молекул аммиака. Практически принято астрономическое измерение времени, основанное на применении законов движения Ньютона к вращению земного шара, с учетом всех, вытекающих из теории, поправок на неравномерность вращения ( нутация и пр. [27]
Оттого, что земной шар, вращаясь, стремится разбросать с его поверхности все вещи, как зонтик в нашем опыте выкидывает брошенный в него мяч. Он бы и скинул их, но этому мешает то, что Земля притягивает все вещи к себе. Мы называем это притяжение тяжестью. Скинуть вещи с Земли вращение не может, а уменьшить их вес - может. Вот почему вещи становятся немного легче вследствие вращения земного шара. [28]
Главную центральную ось инерции называют свободной осью вращения - свободной от динамических реакций опор. При вращении тела вокруг свободной, оси сращения могут возникнуть только статические реакции. Если тяжелое тело вращается по инерции с постоянной угловой скоростью вокруг свободной оси вращения, то статические реакции должны уравновесить только силу тяготения тела. При специальном дополнительном движении тела кроме вращения его вокруг оси с постоянной угловой скоростью может возникнуть положение, при котором силы инерции точек тела гтрлведутся к равнодействующей силе, уравновешивающей силу тяготения. В этом случае статические реакции тоже обратятся в нуль и подшипник и подпятник для крепления оси вращения окажутся ненужными. Такое положение имеет место при вращении земного шара вокруг оси и его дополнительном движении по орбите вокруг Солнца. То же имеет место для других планет Солнечной системы, а также при движении Луны вокруг Земли и при движении естественных и искусственных спутников планет. [29]
Главную центральную ось инерции называют свободной осью вращения-свободной от динамических реакций опор. При вращении тела вокруг свободной оси вращения могут возникнуть только статические реакции. Если тяжелое тело вращается по инерции с постоянной угловой скоростью вокруг свободной оси вращения, то статические реакции должны уравновесить только силу тяготения тела. При специальном дополнительном движении тела кроме вращения его вокруг оси с постоянной угловой скоростью может возникнуть положение, при котором силы инерции точек тела приведутся к равнодействующей силе, уравновешивающей силу тяготения. В этом случае статические реакции тоже обратятся в нуль и подшипник и подпятник для крепления оси вращения окажутся ненужными. Такое положение имеет место при вращении земного шара вокруг оси и его дополнительном движении по орбите вокруг Солнца. То же имеет место для других планет Солнечной системы, а также при движении Луны вокруг Земли и при движении естественных и искусственных спутников планет. [30]