III. Относительное равновесие и относительное движение на поверхности Земли
423. Историческая справка.
Ньютон, по-видимому, является первым, обратившим внимание на влияние вращения Земли на движение тел на ее поверхности. Он заметил, что тело, сброшенное с высокой башни, должно при падении сохранять нормальную к меридиану скорость, равную скорости вершины башни во вращательном движении Земли. Но так как эта скорость несколько больше скорости основания башни, то тело должно упасть немного впереди башни, в сторону вращения Земли, т. е. отклониться к востоку. Многие наблюдатели старались обнаружить на опыте это обстоятельство, но только в 1831 г. Рейх произвел достаточно убедительные опыты в рудниках Фрейберга. Однако и в этих опытах все еще остаются некоторые сомнительные места, и было бы желательно, чтобы такие опыты были предприняты вновь. Гораздо отчетливее удалось доказать суточное движение Земли физику Фуко. Последний понял, что вращение Земли должно отразиться на вращении плоскости колебания математического маятника вокруг вертикали места, в сторону суточного движения, и подтвердил свое предположение знаменитым опытом в Пантеоне.
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 Каерлингом Оннесом (Каmerlingh Onnes) в Гронингене с маятником длиной лишь 1,2 м, качавшимся в пустоте. Равным образом Берже (Вегget, Comptes rendus, т. CXXXI, 1900) сделал наглядным вращение Земли при помощи маятника длиной 1 м. Простой и практичный прибор, принадлежащий Каннуэлю (Kannwel), был представлен в Академию д’Арсонвалем (d’Arsonval) на заседании 17 ноября 1902 г.
Возмущающие влияния вращения земного шара на движущиеся на его поверхности тела тем заметнее, чем их скорость больше. Но на такие тела, находящиеся в быстром движении, например, на ружейную пулю, действует, вообще, множество других возмущающих причин, и наблюдение почти невозможно. Однако гении Фуко преодолел и это затруднение. Он воспользовался свойствами движения тяжелого тела, подвешенного в своем центре тяжести и быстро вращающегося вокруг оси симметрии, и показал, что ось такого тела должна сохранять постоянное направление, а потому, если она направлена на звезду, то она должна следовать за этой звездой в ее суточном движении. Этот прибор Фуко получил название гироскопа. Другие приборы того же рода построили Сир (Sire) и Жильбер. Дальше мы приведем теорию одного из этих приборов, называемого барогироскопом, как приложение уравнений Лагранжа.
За большими подробностями мы отсылаем к прекрасной заметке Жильбера «Механические признаки вращения Земли» (Les preuves raScaniques de la rotation de la Terre, Oauthier-Villars, 1883; Extrait du Bulletin des Sciences mathematiques, 1882).
Руководимый другой идеей, Пуансо предложил сделать наглядным вращение Земли при помощи системы, подвергающейся внутренним изменениям (Comptes rendus, 1851). Воспользовавшись этой идеей, Андрад изобрел прибор, увеличивающий отклонение падающего тела к востоку, чтобы это отклонение можно было заметить в течение опыта. (Comptes rendus, 10 июня и 14 октября 1895.)
