На головну

In-Class Practice 1 сторінка

  1. 1 сторінка
  2. 1 сторінка
  3. 1 сторінка
  4. 1 сторінка
  5. 1 сторінка
  6. 1 сторінка
  7. 1 сторінка

Ідея про всесвітнє тяжіння - це велика ідея. За триста років вона дуже непогано прижилася в фізиці. Ух, як вчені люблять такі ідеї - з претензіями на вселенський охоплення явищ! Чим ідея глобальніше, тим більше її психологічна привабливість. Адже глобальність ідеї підсвідомо асоціюється з глобальністю мислення її прихильників. Засумніватися в ідеї про всесвітнє тяжіння означає - ні багато, ні мало - засумніватися в якості традиційного фізичного мислення! Ось чому ця ідея має потужний механізмом самозбереження, який забезпечує імунітет навіть проти кричущих фактів, які в цю ідею не вкладаються. Це - приповідка, а казка буде попереду.

Перед тим, як закон всесвітнього тяжіння був відкритий, у нього була ще передісторія. Розумієте, яка справа: наука будується тільки на фактах. І, оскільки ніякої технічної документації по створенню фізичного миру не знайшлося, сучасна наука вважає, що цей чудовий світ виник і устаканився сам собою. «До того, як що-небудь було, - каже вона, - нічого не було. Ні тобі простору, ні часу, ні тобі полів, ні частинок. Була тільки мерзоту запустіння і одна-однісінька сингулярність на цій гидоти - як би вічна і як би нескінченна. Була вона собі, була, нікого не чіпала ... »І раптом трапився з нею казус, який по-науковому називається «Первотолчок». З незвички бабахнула сингулярність так, що з неї потекло і посипалося все відразу: і час, і простір, і поля, і частки. У міру того, як молода і гаряча Всесвіт остигала на льоту, розширюючись в запространственние дали, потихеньку-легенько втряслися самі собою фізичні закони, в тому числі і закон всесвітнього тяжіння. Ось тепер залишалося тільки відкрити його ...

Тік-так, тік-так! .. Довго чи коротко, але - сталося-таки! Причому, історично склалося так, що Ньютон сформулював закон всесвітнього тяжіння в тому ж самому праці - «Математичних засадах натуральної філософії», в якому трохи вище він сформулював свої знамениті три закони механіки. Третій закон Ньютона говорить: «Дія дорівнює протидії», тобто якщо тіло А діє на тіло В з деякою силою, то і тіло В діє на тіло А з силою, такий же за величиною і протилежною за напрямком.

Якщо вважати, що третій закон Ньютона працює і для випадку тяжіння, то просто неминучий висновок про те, що будь-які два шматочки речовини притягують один одного. Цей висновок не суперечив відомим за часів Ньютона явищам: руху планет навколо Сонця, руху комет, руху, в першому наближенні, Місяця навколо Землі, і, нарешті, падіння малих тіл на Землю. Проаналізувавши ці явища, Ньютон знайшов математичне вираз, що описує закон всесвітнього тяжіння: сила взаємного тяжіння будь-яких двох малих шматочків речовини прямо пропорційна добутку їх мас і обернено пропорційна квадрату відстані між ними. "Через мале» вважаються такі шматочки, розміри яких багато менше відстані між ними. Наприклад, в масштабах Сонячної системи, Сонце і планети можна вважати такими «малими шматочками». Якщо ж розглядається падіння камінчика на Землю, то, строго кажучи, слід подумки розбити Землю на малі шматочки і підсумовувати тяжіння камінчика до кожного з них.

Але не все було так струнко і послідовно, як здається на перший погляд. Добре застосовувати третій закон Ньютона, скажімо, для випадку зіткнення двох тіл: очевидно, що вони вдаряють один по одному, приходячи в фізичний контакт. Але тяжіння-то діє на відстані! І виникає болюче питання: яким же це чином тіло А діє на далеке тіло В, яке, в свою чергу, з того ж далека відповідає взаємністю?

Ті, хто ламав голову над цією проблемою, звичайно приходили до думки про те, що рознесені в просторі тіла А і В притягують один одного не тому, що діють один на одного безпосередньо, а тому, що працює деякий посередницький механізм. Ось на що звернемо увагу: яким би не був цей посередник, допущення про його існування означає допущення порушення третього закону Ньютона. Дивіться: нехай тіло А зрушиться в просторі, так що зміниться відстань між ним і тілом В. Відповідні зміни сил, що діють на обидва тіла, відбувалися б миттєво при їх безпосередній взаємодії, але при наявності посередника це зміна має відбуватися з деяким запізненням. Протягом того проміжку часу, поки не встановилися нові «правильні» значення сил, можуть відбутися різного роду пертурбації - аж до того, наприклад, що тіло У може бути знищено. Цікава виникне ситуація: тіла В уже немає, а колишня сила на тіло А все ще діє.

Втім, ця цікава ситуація не виникне, якщо запізнювання незначні, тобто швидкість дії тяжіння дуже велика. До речі, мало хто знає: в рівняннях небесної механіки швидкість дії тяжіння тупо приймається нескінченної - І саме такі рівняння прекрасно працюють на астрономічних масштабах, наприклад, з радістю описують рух планет навколо Сонця! Але це все-таки непряме свідчення.

А чи відомі якісь експериментальні дані про швидкість дії тяжіння? Звичайно, відомі: цим питанням займався ще Лаплас в XVII столітті. Він зробив висновок про швидкість дії тяжіння, проаналізувавши відомі на той час дані про рух Місяця і планет. Ідея полягала ось у чому. Орбіти Місяця і планет не є круговими: відстані між Місяцем і Землею, а також між планетами і Сонцем, безперервно змінюються. Якщо відповідні зміни сил тяжіння відбувалися б з запізнюваннями, то орбіти еволюціонували б. Але багатовікові астрономічні спостереження свідчили про те, що якщо навіть такі еволюції орбіт відбуваються, то їх результати є нікчемною. Звідси Лаплас отримав нижнє обмеження на швидкість дії тяжіння: це нижнє обмеження виявилося більше швидкості світла у вакуумі на 7 (сім) порядків. Нічого собі, правда?

І це був лише перший крок. Сучасні технічні засоби дають ще більш вражаючий результат! Так, Ван Фландерн говорить про експеримент, в якому на деякому інтервалі часу приймалися послідовності імпульсів від пульсарів, розташованих в різних місцях небесної сфери - і всі ці дані оброблялися спільно. За зрушень частот повторення імпульсів визначали поточний вектор швидкості Землі. Беручи похідну цього вектора за часом, отримували поточний вектор прискорення Землі. Виявилося, що компонента цього вектора, обумовлена ??тяжінням до Сонця, спрямована не до центру миттєвого видимого положення Сонця, а до центру його миттєвого справжнього стану. Світло відчуває бічний знос (аберацію по Бредлі), а тяжіння - немає! За результатами цього експерименту, нижнє обмеження на швидкість дії тяжіння перевищує швидкість світла у вакуумі вже на 11 порядків.

Це називається «з кожним днем ??- все радісніше жити!» Вищеназвані результати, по-перше, Лапласа, і, по-друге, фахівців з пульсара, ніхто не заперечив - та й як це заперечив? Але тоді слід відкинути, як невідповідних, тих гіпотетичних посередників в гравітаційній взаємодії, швидкість дії яких обмежена величиною швидкості світла у вакуумі. Йдеться, в першу чергу, про «викривлення простору-часу»: вважається, що локальні обурення цих викривлень - так звані гравітаційні хвилі - Пересуваються якраз зі швидкістю світла. Саме в розрахунку на цю швидкість гравітаційних хвиль розроблялися їх детектори, починаючи з циліндричних болванок Вебера. Все марно! Але ж напевно ідеологи цього лову гравітаційних хвиль читали праці Лапласа. І тоді ситуація нагадує анекдот про п'яненького громадянина, який шукав рубль не на тому темному місці, де його обороняли, а під ліхтарним стовпом - тому що «тут світліше».

Теорія - вона, звичайно, нам шлях висвітлює. Але ж і факти, як то кажуть, - уперта річ. Швидкість, яка на 11 порядків більше швидкості світла у вакуумі - це щось важко уявлене. Світло, рухаючись зі швидкістю триста тисяч кілометрів на секунду, пробігає відстань від Сонця до Землі за вісім з невеликим хвилин. Вісім хвилин - це представимо. За вісім хвилин можна багато чого зробити. Але при швидкості, на 11 порядків більшою, йшлося б не про восьми хвилинах, а про п'ять наносекундах. Що можна зробити за п'ять наносекунд? Як може бути влаштований посередник, за яким обурення біжить з такою швидкістю, що затримка в часі практично невідчутна навіть при астрономічних відстанях?

Для порівняння: був час, коли в фізиці вважалося, що світло - це пружні хвилі в особливій світлоносний середовища, яку називали світловим ефіром. Кращі фізики того часу намагалися побудувати механічну модель цієї світлоносний середовища. Усі їхні зусилля пішли прахом - занадто суперечливі виявилися властивості цього середовища. У довгому списку протиріч був, між іншим, і такий пункт: ніякі механічні конструкції не здатні забезпечити такій божевільній швидкості пружних хвиль - 300000 кілометрів в секунду. З деяких пір вважається, що таку швидкість перенесення збурень можуть забезпечити лише польові структури. Правда, вам не пояснять, як ці структури влаштовані, і яким чином вони цю швидкість забезпечують. Але будьте впевнені, що забезпечують: куди цим польовим структурам діватися, якщо значення швидкості світла - це досвідчений факт.

І ось, питається: якщо вам не можуть толком пояснити, як працює посередник, що дає швидкість перенесення в 300000 км / с, то, що ж вам скажуть про посередника, що дає швидкість перенесення на 11 порядків більшу?

Тим часом, проблема вирішується легко і кардинально, якщо допустити, що в посереднику, що забезпечує тяжіння, ніяких явищ переносу немає. І не тільки тому, що цей посередник здійснює на кожен шматочок речовини силовий вплив, яке залежить лише від локальних параметрів посередника - в тому місці, де цей шматочок речовини знаходиться. А ще й тому, що цей посередник, як не дивно це звучить, породжується зовсім не масивними тілами: він існує незалежно від масивних тіл. Шматочки речовини не породжують тяжіння, вони лише відчувають запропоновані «тут і зараз» силові дії: набувають прискорення вільного падіння, якщо є куди падати, або деформуються, якщо падати нікуди. Тоді тяжіння діє взагалі без затримки в часі - що знаходиться в згоді з вищезгаданим нижнім обмеженням на швидкість його дії.

(Вперше поняття «гравітації» чітко пояснив академік Микола Левашов в своїй книзі «Неоднорідна Всесвіт». Закон всесвітнього тяжіння - це дійсно вигадка! А то, що автор називає «Посередником», є неоднорідністю простору, До центру якого і спрямована «сила тяжіння»).

Теза про те, що тяжіння породжується аж ніяк не масивними тілами, несумісний з ідеєю про те, що будь-які два шматочки речовини притягуються один до одного тому, що кожен з них породжує власне тяжіння. Але що поробиш - ми розповімо про величезну кількість досвідчених даних, які волають про те, що речовина не має ніякого відношення до виробництва тяжіння. Речовина не притягає, воно лише підкоряється тяжінню.

До чого ж воно тяжіє? Таке питання - «До чого?» - Кілька некоректний. Правильніше запитати: «У якому напрямку?» Відповідаємо: «Вниз по місцевої вертикалі». Ці-то місцеві вертикалі посередник і створює! Наказуючи власної енергії (масі) кожної елементарної частинки речовини бути не постійною, а залежати від місця розташування цієї частки в просторі. Там, де поставлене «схил» для власних енергій, мале тіло відчуває силовий вплив, спрямоване «вниз» - тобто туди, де власні енергії менше. Наприклад, в межах планетарної сфери тяжіння ці силові дії спрямовані до її центру. Вони не залежать від кількості речовини, вже звалився до центру і тепер утворює планету.

Здавалося б, мале тіло падає на планету тому, що його притягує речовина планети. Ні в якому разі: при тих же параметрах сфери тяжіння, мале тіло падало б до її центру точно так же, як якби планети там взагалі не було. Прискорення вільного падіння не залежить від маси «силового центру»: воно залежить тільки від крутизни «схилу» для власних енергій! До речі, малі-то тіла не мають власного тяжіння. Всіх його володарів в Сонячній системі можна перерахувати по пальцях: це Сонце, планети, Місяць, і, можливо, Титан. Що ж стосується інших супутників планет, а також комет і астероїдів - то, незважаючи на інтенсивні пошуки ознак їх власного тяжіння, такі ознаки не виявляються. Навпаки, виявляється щось протилежне.

Ми до цього ще повернемося, а поки зупинимося на невідкладному питанні. Он фізики вже регочуть: «Як це - шматочки речовини не притягають? Як це - малі тіла не мають власного тяжіння? Схоже, автор не знає про досвід Кавендіша, де виявилося тяжіння важків ні до планетарному силовому центру, а до лабораторних болваночкам! »Знаємо ми про досвід Кавендіша. Зараз ви, веселуни, побачите - що там виявилося.

Кавендіш використовував крутильні ваги - це горизонтальне коромисло, з двома грузиками на кінцях, підвішене за свій центр на тонкій струні і ретельно збалансоване. Коромисло може повертатися в горизонтальній площині, закручуючи пружний підвіс - в ту чи іншу сторону - тому існує рівноважний стан коромисла. Як пишуть в популярних виданнях, Кавендіш наблизив до важки коромисла пару болванок - з протилежних сторін - і коромисло повернулося на невеликий кут, при якому момент сил тяжіння важків до болванкам врівноважити пружною реакцією підвісу на кручення.

Це жарт, звичайно. Якщо все було так просто, то чому б лабораторну установку, зроблену за схемою Кавендіша, не мати в кожній загальноосвітній школі? Нехай вже дітлахи знали б на досвіді, що камінчики для рогатки притягуються не тільки до Землі, а й один до одного. Що заважає дітлахам доторкнутися до фундаментального експерименту? Може, Кавендіш використовував якісь високотехнологічні секрети? Та ні, його установка (XVII століття) НЕ мудровані, ніж сучасні коромислові аналітичні ваги, які є, напевно, в кожній хімічній лабораторії.

Може, потрібні технічні нюанси установки Кавендіша? Теж немає проблем: зганяти в Англію і відвідайте музей, де ця установка зберігається. Ось коромисліце, ось підвішені на мідних стержнях свинцеві чушки: покрутити он той блок, чушки перемістяться, наблизяться до важки - і притягувати почнуть. І все воно зроблено скромненько, в дерев'яному корпусі. Дивіться, переймайте! Усе найкраще - дітям! А, може, мати в кожній школі дерев'яний ящик з немагнітними болванками на стрижнях і струнках - це занадто руйнівно? Ну, добре, нехай би такі ящики були хоча б на фізичних факультетах вузів! Нехай студенти робили б лабораторні роботи, після яких на все життя знали б точно, що дві болваночкі один одного притягують, притягують, притягують!

але немає таких корисних ящиків навіть в вузах. Схоже, виявляти тяжіння двох болваночек - це не студентського розуму справа. Студенти результат Кавендіша перевіряли б, а його підтверджувати треба. Таку відповідальну справу вимагає особливих навичок, і за нього недозволено братися аби кому. А особливо - доморощеним умільцям! Якщо у цих талантів-самородків свербить в одному місці, нехай на здоров'я намагаються повторити досвід Майкельсона-Морлі - там, справді, світ клином зійшовся. А високоповажного сера Кавендіша нехай не чіпають!

Так чому ж? А тому що зачепи - і відразу з'ясується, що справа-то було зовсім не в гравітаційному тяжінні важків до болванкам. Є вагомі підстави вважати, що «секрет успіху» Кавендіш був обумовлений мікровібраціями, Дія яких на механічні системи приголомшливе - і в прямому, і в переносному сенсах. Звідки високоповажний пане міг знати, що його крутильні ваги під впливом мікровібрацій поводяться істотно інакше, ніж при їх відсутності?

Щоб зрозуміти, в чому полягає ця різниця, слід мати на увазі, що високочутливу коливальну систему важко заспокоїти: вона робить вільні коливання, у яких період довгий, та й загасають вони дуже повільно. Замучишся чекати, поки вони зовсім затухнуть. А найменший микросейсм - чіхнёт експериментатор або пукнет - і знову все спочатку. Але Кавендіш і не чекав, коли коливання затухнуть. Ідея полягала в тому, що середнє положення при коливаннях мало зміститися до болванкам після того, як їх перенесуть з далекої позиції в ближню.

Але, хай поки ці болванки знаходяться в дальній позиції. Дивіться уважно, що відбудеться, якщо, при проходженні коромислом середнього положення, «включити» мікровібрації - наприклад, у кронштейна, до якого прикріплений підвіс коромисла. Під дією мікровібрацій, ефективна жорсткість підвісу зменшується: струна як би розм'якшується. І станеться ось що: коромисло відхилиться від середнього положення на суттєво більшу величину, ніж воно відхилялося при вільних коливаннях без мікровібрацій. І якщо це збільшене відхилення не перевищить деяку критичну величину, то буде можливий ще один вражаючий ефект. А саме: якщо мікровібрації відключаться або затухнуть до того, як коромисло дійде до максимального відхилення, то відновляться вільні коливання з колишньої амплітудою, але з відповідно зміщеним середнім становищем! Причому, цей ефект буде звернемо: новим «включенням» мікровібрацій - в потрібний момент - можна буде повернути коливання до їх вихідного середнього положення! Таким чином, мало місце поведінку крутильних ваг цілком могло бути обумовлено лише відповідним додаванням мікровібрацій до крутильним коливань коромисла. Причому, судячи з використаної Кавендишем методикою, мікровібрації він додавав вельми слушно.

Треба, все-таки, сказати, звідки ж вони бралися. Це зовсім просто. Кронштейн, до якого була підвішена чутлива крутильна система, був прироблений до бічної стіни того ж самого дерев'яного корпусу, до даху якого кріпилася поворотна підвіска двох болванок - по 158 кілограмів кожна. Як не змащуй поворотну підвіску свинячим або гусячим жиром - в процесі зміни позиції болванок весь корпус буде скрипіти і тремтіти. І, відповідно, смикати кронштейн з крутильній системою. Запам'ятаємо: кожне переміщення болванок - це порушення мікровібрацій.

А тепер - найцікавіше: коли ці болванки переміщати. Нехай спочатку вони знаходяться в дальній позиції. Якщо очікується, що в результаті їх переміщення в ближню позицію коромисло довернётся до нового середнього положення, то питається: коли слід робити зміну позицій, щоб доворот коромисла проявився в найбільш чистому вигляді? Правильно: коли коромисло проходить нинішнє середнє положення і рухається в бік очікуваного довороту. Так і робилося. І - понеслося воно, вібруючий коромисло, в потрібну сторону! Можна заперечити - далеко воно не піде, адже мікровібрації досить швидко затухнуть. Це дійсно так. Але Кавендіш не обмежувався єдиною зміною позиції болванок! Ось цитата з його статті:

«... В цьому досвіді тяжіння вантажів відхиляла коромисло з розподілу 11,5 до поділу 25,8 [це середні положення], так що якби не було зроблено ніяких заходів, то імпульс, придбаний при цьому, переніс би коромисло до поділу 40 і тому змусив би кульки вдаритися об кожух. Щоб запобігти цьому удар, після того, як коромисло наближалося до поділу 15, я повертав вантажі в середню [дальню] позицію і залишав їх там до того моменту, коли коромисло підходило близько до крайньої точки свого коливання, і тоді знову зсував вантажі в позитивну [ ближню] позицію ».

Тут для нас важливо не пояснення Кавендіша, чому він так робив (дивне воно, це пояснення) - для нас важливо те, що він робив. Дивіться, як здорово виходило: незабаром після початку руху коромисла до нового середнього положення, другий раз порушувалися мікровібрації - поверненням болванок в далеку позицію. Ці два «включення» мікровібрацій і давали результуюче нове середнє положення коромисла. При третьому переміщенні болванок - знову в ближню позицію - мікровібрації пропадали даремно, оскільки це переміщення робилося при крайньому відхиленні коромисла, тобто при нульовій швидкості його руху.

В результаті цієї нехитрої триходовий комбінації виявлялося, що болванки знаходяться в ближній позиції, а коромисло коливається, довернувшісь до них - наче й справді через гравітаційного тяжіння. Та тільки прихильники концепції тяжіння лабораторних болваночек не пояснив вам, яка ж нечиста сила несла коромисло аж три чверті шляху до нового середнього положення - в той час, коли болванки знаходилися в дальній позиції і, за логікою експерименту, "не притягували». Але ж зміщення до нового середнього положення перевищувало амплітуду вільних коливань в сім разів!

Залишається додати, що за абсолютно аналогічної триходовий методі проводився і повернення коромисла в колишнє середнє положення. Спритність рук і ніякого шахрайства!

«Але ж Кавендіш здобув результат вимірювань, і цей результат правдоподібний!» - Скажуть нам. Так це вірно. Але вірно і те, що перед тим, як отримати цей результат, Кавендіш довго переробляв і налаштовував дісталася йому установку. Чи не тому, що спочатку на ній неправдоподібні результати виходили? А те що Кавендіш знав заздалегідь, Який результат правдоподібний - це ніяких сумнівів не викликає. Про це подбав Ньютон, який дав умоглядну оцінку середньої щільності Землі: «так як звичайні верхні частини Землі приблизно вдвічі щільніше води, трохи нижче, в рудниках, виявляються приблизно втричі, вчетверо і навіть в п'ять разів важчими, правдоподібно, що вся кількість речовини землі в п'ять або шість разів більше того, як якщо б воно все складалося з води ».

Ось він - першоджерело тієї самої «правдоподібності». Надалі експериментатори отримували найрізноманітніші результати, але повідомляли, звичайно, тільки про тих, які виходили «правдоподібні». Мало-помалу це зайшло так далеко, що стали говорити, ніби Ньютон «з геніальною прозорливістю назвав, практично, сучасне значення середньої щільності Землі». Вибачте, а це сучасне значення - воно звідки взялося? Хіба це результат неупередженого вимірювання? Ні в якому разі: це черговий «правдоподібний» результат. Якщо хтось в цьому сумнівається, нехай заглянёт в статті послідовників Кавендіша, які теж вишукували ознаки тяжіння лабораторних болваночек. Багато з цих статей важкодоступні; але тих, до яких нам вдалося дістатися - особливо сучасних - об'єднує одна характерна риса: за наведеними в них матеріалів неможливо простежити походження кінцевих цифр. Так що, коли нас запевняють, що виключно важливий для науки результат Кавендіша неодноразово перевіряти і перевіряти його послідовниками - у нас просто дух захоплює: славна компанія підібралася!

Між іншим: то, що результат Кавендіша виключно важливий, зрозуміли лише недавно. І тепер на кожному розі кричать, що Кавендіш був першим, хто виміряв гравітаційну постійну - той самий коефіцієнт пропорційності, який входить в формулу закону всесвітнього тяжіння. Але це, знову ж таки, жарт. Кавендіш і не чув про гравітаційної постійної, а свій досвід він називав визначенням середньої щільності Землі (або її маси) - через ставлення сил тяжіння грузика до Землі і до болванці з відомою масою. Причому, в ті часи, без гравітаційної постійної успішно обходилися навіть фахівці з небесної механіки: досить було знати відносини гравітаційних сил у небесних тіл.

Дивіться: за законом всесвітнього тяжіння, прискорення вільного падіння малого пробного тіла пропорційно твору гравітаційної постійної на масу притягає тіла. Для розрахунку космічних рухів важливо знати лише ці твори, і все. Якщо, припустимо, значення гравітаційної постійної було б прийнято в два рази більшим, а маси притягують тел були б прийняті в два рази меншими - це нітрохи не відбилося б на рухах космічних тіл. Ось і виходило: твір гравітаційної постійної на масу Землі знали добре, а чому дорівнюють ці множники окремо - було, в общем-то, не принципово.

Але ситуація різко змінилася, коли гравітаційну постійну зарахували до фундаментальних фізичних констант. Тому що накрутили купу космологічних і астрофізичних теорій, де гравітаційна стала грала ключову роль. Ось тут-то значення гравітаційної постійної виявилося дуже навіть затребуваним. На його основі можна було робити вибір між конкуруючими теоріями, які розходилися по різних животрепетних питань. Наприклад: скільки тривав перший етап Великого Вибуху - три мікросекунди або чотири? Або: Всесвіт, в її нинішньому стані - вона вже «охолола» або ще «гаряча»? Або: якою повинна бути маса новонародженої зірки, щоб вона перетворилася в чорну діру не раніше ніж через десять мільярдів років?

Вже сама по собі можливість первинної разбраковки космологічних і астрофізичних теорій надавала цим теоріям хоч якесь наукоподобіе! Для початку і це було непогано. Але далі розбраковування набрала таких обертів, що в підсумку привела до повного жаху: виявилося, що будь гравітаційна стала хоч крапельку більше або менше - і Всесвіт просто не змогла б існувати! Подумати тільки, як же ми повинні бути вдячні долі - за те, що у нас такі тлумачні теоретики! А хто подарував теоретикам таку чудову можливість - показати свою Тямущий? Хто зробив перший досвід, з якого виявилося можливо вивудити таке потрібне значення гравітаційної постійної? А он хто: скромняга Генрі!

Так, давно ми підозрювали, що з досвідом Кавендіша - щось не так. Бо важко повірити в те, що в лабораторних умовах вдається виявити власне тяжіння у чушок в півтораста кілограмів - а в польових умовах, при проведенні гравіметричних вимірювань, не вдається виявити власного тяжіння у трильйонів тонн поверхневого речовини Землі. Навіть сто раз виявлене тяжіння лабораторних болваночек померкло б перед тими незмінно оглушливими результатами, які дає гравіметрія.

Ось як вона це робить. Поблизу поверхні Землі сила тяжіння, що діє на маленьке пробне тіло, дорівнює, як вважають, сумі сил його тяжіння до всіх маленьких шматочках, на які подумки розбивають Землю. Якби Земля була однорідним шаром, то результат підсумовування залежав би лише від відстані до центру цієї кулі. Але в тому-то і справа, що Земля не є однорідним шаром - а це і надає нам можливість переконатися в тому, що її поверхневе речовина не володіє притягає дією.

І, перш за все, звернемо увагу на найбільшу, прямо-таки глобальну, неоднорідність: Земля є не кулею, а еліпсоїдом, будучи сплюснута з полюсів - так що вона має так звану «екваторіальну опуклість». Екваторіальний радіус Землі приблизно на 21 км більше полярного, і, через одну тільки цієї причини, сила тяжіння на екваторі повинна бути трохи менше, ніж на полюсі. Якщо прикинути збільшення екваторіального радіуса за умови, що результуюче зменшення сили тяжіння забезпечується тільки відцентровими силами (через власного обертання Землі), то виходить майже 11 км. Причому, якщо куля перетворюється в сплюснутий еліпсоїд при збереженні свого обсягу, то збільшення екваторіального радіуса на 11 км викличе зменшення полярного радіуса на ті ж 11 км. Результуюча різниця складе 22 км - тобто, величину, близьку до фактичної.

Це радує; але звернемо увагу, що ми не брали до уваги тяжіння екваторіальній опуклості, яке чинить додатковий протидію відцентровим силам. Чим більше середня щільність речовини в екваторіальній опуклості, тим більше має бути свідченням це протидія, і тим менше повинно бути результірующе рівноважний збільшення екваторіального радіуса. Розрахунки показують, що, при середній щільності в чотири тонни на кубометр, збільшення екваторіального радіуса склало б не 11 км, а всього-то 7 км. Якщо, звичайно, екваторіальна опуклість притягувала б. Але якщо це збільшення становить лише трохи менше 11 км, то ... не потрібно мати сім п'ядей у ??чолі, щоб зрозуміти: екваторіальна опуклість не притягає! Проти фактів не попреш! Втім, знаходяться оригінали, які, незважаючи ні на що, прут проти. Цих веселих хлопців називають балістики - вони враховують вплив екваторіальній опуклості на рух штучних супутників Землі!

Дальше більше. Крім глобальної неоднорідності Землі, пов'язаної з екваторіальній опуклістю, є адже у неї і більш дрібні неоднорідності - в розподілі щільності речовини в поверхневому шарі. Там є поклади щільних, або, навпаки, пухких порід. Є величезні гірські масиви, де щільність порід становить близько трьох тонн на кубометр. Є океани, де щільність води становить одну тонну на кубометр на всій товщі - навіть на глибині в 11 кілометрів. А є що лежать нижче рівня моря долини, в обсязі яких щільність речовини дорівнює щільності повітря. За ідеєю про всесвітнє тяжіння, всі ці неоднорідності поверхневої густини повинні позначатися на свідченнях гравиметрических інструментів.

Найпростішим з них є схил: він повинен ухилятися в ту сторону, з якої сильніше тяжіння поверхневих мас. Так, поруч з потужним гірським масивом, схил повинен ухилятися до цього масиву, а на березі океану він повинен ухилятися від океану. Ці ухилення повинні бути цілком помітні, наприклад, при порівнянні географічної широти пункту, отриманої двома способами: астрономічним (з прив'язкою до прямовисної лінії) і геодезичним (без такої прив'язки). Зверніть увагу: лише з теорії схил повинен ухилятися, а ці ухилення повинні бути помітні ...



© um.co.ua - учбові матеріали та реферати