Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2011 № 07

Округлые предметы меньше сопротивляются потоку воздуха. Именно потому ракеты и самолеты всегда имеют обтекаемую форму.

Всем известно, что наша планета, словно огромный волчок или юла, вращается вокруг своей оси, обеспечивая нам суточную смену дня и ночи. Но при этом, как говорят ученые, ось Земли еще и колеблется, качается из стороны в сторону. Как это происходит и к чему приводит, мы с вами и постараемся наглядно представить при помощи несложного оборудования и серии опытов.

Если у вас есть покупная юла, проведите опыты с ней. Если нет, простейший волчок можно сделать за несколько минут своими руками. Начертите циркулем и вырежьте ножницами из картона толщиной 2–3 мм кружок диаметром 5–6 см, проделайте шилом в центре его отверстие. Вставьте в него круглую палочку или даже спичку с обломленной головкой и заостренным концом.

Ваш волчок готов.

Запустите его, и вы увидите, что волчок при вращении покачивается. При этом верхний конец его оси описывает в пространстве конус. Это движение оси вокруг вертикали, проходящей через точку опоры волчка, называется прецессией.

Примерно так же и земная ось — вернее, та воображаемая линия, вокруг которой вращается наша планета, — тоже описывает прецессию. Причем верхняя «половина» земной оси описывает конус, вершина которого в центре Земли. И нижняя половина земной оси делает то же самое. Таким образом, по сути дела, земная ось описывает два конуса, обращенных вершинами друг к другу.

Заметьте: ось волчка, запущенного на столе, описывает конус прецессии из-за того, что земное притяжение стремится опрокинуть волчок, что и происходит, как только он прекратит свое вращение. А что вызывает прецессию земной оси? Ведь Земля летит свободно в мировом пространстве. Солнце крепко держит ее на орбите силой притяжения.

Если раскрутить на веревке помещенный в сетку мячик, он сам по себе крутиться вокруг собственной оси не будет. И прецессии никакой мы у него не заметим. Так в чем же причина образования прецессии у Земли? Эту загадку разгадал знаменитый английский физик Исаак Ньютон.

Для того чтобы познакомиться с этой причиной, известный популяризатор науки Флорентий Владимирович Рабиза еще тридцать с лишним лет тому назад советовал сделать следующее.

Выпилите из фанеры толщиной 4–5 мм диск диаметром примерно 30 см. Просверлите в центре его отверстие диаметром около 3 мм. Пропустите в отверстие петлю из сложенного вдвое шпагата. Просуньте с нижней стороны диска в веревочную петлю скрепку или палочку с таким расчетом, чтобы диск мог повиснуть на скрученном шпагате горизонтально.

Далее вырежьте из ватмана или тонкого картона полоску 60 см длиной и 2,5 см шириной. Склейте концы полоски, чтобы образовалось кольцо диаметром 18–19 см. Проделайте в середине полоски два отверстия, расположенные одно напротив другого по диаметру кольца. Пропустите в эти отверстия скрученные концы шпагата, на котором подвешен диск.

Одно отверстие сделайте в месте склейки полоски. Второе отверстие в полоске должно быть несколько побольше, чтобы шпагат проходил сквозь него свободно, без задержки. Наденьте картонное кольцо на шпагат так, чтобы склеенная часть кольца соприкасалась с фанерным диском. Приклейте картонное кольцо к фанере. Этот фанерный диск нужно подвесить строго горизонтально и так, чтобы бумажное кольцо оставалось круглым. При этом верхний край картонного кольца должен свободно перемещаться по шпагату вверх-вниз. Над кольцом на шпагате закрепите маленький хомутик из черной бумаги. Он должен сидеть плотно, но так, чтобы в случае необходимости его можно было передвинуть вверх-вниз по шпагату.

Теперь приступим к опыту.

Вставьте пониже верхней точки подвеса вашего прибора между веревками еще одну круглую палочку и хорошо закрутите диск с картонным кольцом. Когда вы его отпустите, он начнет быстро вертеться в обратную сторону на раскручивающихся веревках. Когда диск хорошо раскрутится, станет видно, что картонное кольцо немного сплющилось.

Этот опыт иллюстрирует, почему наша планета — вовсе не идеальный шар. Радиус Земли, проведенный от ее полюса до центра, отличается от «экваториального радиуса» на 21,383 км. А по расчетам Исаака Ньютона эта разница составляла 24 километра.