26.4. Оценка близости к идеалу (к инерциальной системе) Гео- и Гелиоцентрической систем отсчёта

Вначале ответим на вопрос: «какая из систем отсчёта, Гео- или Гелиоцентрическая, расположена ближе к идеально инерциальной системе»?

В 1671 году Парижская академия наук командировала в Гайану (расположена в Южной Америке, близ Экватора) академика Жана Ришара, который взял с собой точные (по тем временам) маятниковые часы. В Париже они шли точно, а в Гайане вдруг начали систематически отставать - на 2 минуты в сутки. Жан Ришар востановил точность хода этих часов, укоротив длину маятника на 2,8 мм.

По возвращении в Париж (1673 год) часы вновь пошли неточно, с тем лишь отличием, что если раньше отставали, то теперь начали спешить - на те же 2 минуты в сутки! После восстановления первоначальной длины маятника, часы вновь начали показывать точное время.

Жан Ришар – академик и, естественно, столь неожиданный (для того времени) факт стал достоянием научного мира. Первоначально нарушение точности хода часов объясняли температурными деформациями длины маятника (на Экваторе среднесуточная температура выше, чем в Париже). Но такие качественные объяснения никак не согласовывались с количественными. Некоторое время спустя наблюдённый факт был объяснён правильно – с позиций результатов, предсказываемых теоретической механикой - разной величиной ускорения свободного падения в Париже и на Экваторе (в этом объяснении Гелиоцентрическая система принимается за инерциальную, вращение же Земли учитывается).

Если исходить из предпосылки, что инерциальной является Гелиоцентрическая система и учитывать в этой системе вращение Земли, то опорные факты и методы теоретической механики приводят к выводу о том, что отпущенный на высоте шарик при отсутствии ветра должен в конце своего пути отклониться к востоку от линии отвеса (за счёт кориолисовой силы инерции) на величину, определяемую следующей приближённой формулой

203

, где - широта местности; в метрах.

Опыты по проверке предсказанных теоретических результатов проводились. Вот их результаты.

Таблица 26.1

Отклонения к востоку тел, отпускаемых из состояния покоя под куполами соборов. Сопоставление теоретических предсказаний с опытными данными

Наблюдатель, год, место опытов	Широта	Число опытов	Высота Н, в метрах	Отклонения к востоку, в миллиметрах
				вычис-лены	получены опытом
Гуглиемини, 1791, Болонья
3 Бенценберг, 1802, Гамбург
Бенценберг, 1804, Шлеебуш
Рейх, 1831, Фрайбург
Фламмарион, 1903, Париж

Если исходить из предпосылки, что инерциальной является Гелиоцентрическая система и учитывать вращение Земли, то опорные факты и методы теоретической механики приводят к предсказанию «явления изменения относительно Земли плоскости колебаний математического маятника». Впервые опытом это доказал в 1661 году Вивиани, затем Бартолини в 1833 году и Фуко в 1850-1851 годах. Если читателю придётся бывать в Санкт-Петербурге, то рекомендуем лично удостовериться во вращении Земли, посетив Исаакиевский собор (высота 101,58 метра), в котором установлен маятник, с периодом примерно 20 секунд прочерчивающий острой своей частью на посыпанном песком полу соответствующие, постоянно поворачивающиеся (относительно пола), отрезки линий.

В настоящее время имеется целая область прикладного знания - гравиметрия. См., например: «Огородова Л.В., Шимбирев Б.П., Юзефович А.П. Гравиметрия - учебник для ВУЗов.- М.: Недра, 1978.- 326с.»; «Грушинский Н.П.,

Сажина Н.Б. Гравитационная разведка.- М.: Недра, 1988.- 364 с.». В ней, в частности, решаются задачи по предсказанию мест залегания полезных ископаемых и обнаружению пустот на земной поверхности. Этот вошедший в практику метод научного предсказания основан на учёте весьма малых (порядка

204

м/с² ) отклонений в действительности имеющего место ускорения свободного падения () от предсказываемого теоретически (в предположении, что Гелиоцентрическая система является инерциальной).

На Земном шаре военными успешно решаются задачи по теме «стрельба по цели». К сожалению, не только на учебных полигонах, но и в боевой обстановке. В основе теорий стрельб лежит предпосылка о том, что Гелиоцентрическая система является инерциальной, а Земля вращается (вокруг оси «Северный полюс - Южный полюс») с равномерной угловой скоростью, соответствующей 1 обороту за 24 часа. Так называемая «поправка на вращение Земли» даже в артиллерии (не говоря о ракетной технике) при стрельбе из дальнобойных систем даёт величины, достигающие 150-200 метров.

Итак:

д

26.4

ля подавляющего большинства инженерных расчётов за инерциальную достаточно принимать Геоцентрическую систему. При необходимости проведения более точных расчётов, за инерциальную следует принимать Гелиоцентрическую систему. Причём, по состоянию на сегодняшний день её можно считать инерциальной системой отсчёта с любой степенью точности.