Астраномія
Выдавец: Народная асвета
Памер: 151с.
Мінск 1977
бесныя з’явы і рух планет, які здаецца петлепадобным (рыс. 30). Гэта рэвалюцыя ў астраноміі і ў светапоглядзе, зробленая геліяцэнтрычнай тэорыяй Каперніка, як адзначыў Ф. Энгельс, вызваліла даследаванне прыроды ад рэлігіі.
Галілей, які ўпершыню накіраваў тэлескоп на неба, правільна растлумачыў свае адкрыцці як пацверджанні тэорыі Каперніка. Так, Галілей адкрыў фазы ў Венеры. Ен знайшоў, што такая іх змена магчыма толькі ў тым выпадку, калі Венера абарачаецца вакол Сонца, а не вакол Зямлі. На Месяцы Галілей выявіў горы і вымераў іх вышыню. Аказалася, што паміж Зямлёй і нябеснымі целамі няма прынцыповага адрознення, напрыклад горы, падобныя да гор на Зямлі, існавалі і на нябесным свяціле. I станавілася лягчэй паверыць, што Зямля — гэта толькі адно з такіх свяціл.
У планеты Юпітэр Галілей адкрыў чатырох спадарожнікаў. Іх абарачэнне вакол Юпітэра абвергла ўяўленне аб тым, што толькі Зямля знаходзіцца ў цэнтры вярчэння. На Сонцы Галілей выявіў плямы і па іх перамяшчэнню зрабіў вывад, што’ Сонца верціцца вакол сваёй восі. Плямы на Сонцы, якое лічылася эмблемай «нябеснай чысціні», таксама абвяргалі ідэю аб быццам бы прынцыповым адрозненні паміж зямным і нябесным.
Млечны Шлях у полі зроку тэлескопа распаўся на мноства слабых зорак. Сусвет з’явіўся перад чалавекам як нешта непараўнальна больш грандыёзнае, чым маленькі свет, які, па ўяўленнях Арыстоцеля, Пталамея і сярэдневяковых царкоўнікаў, кружыцца нібы вакол Зямлі. Царква, як вы ўжо ведаеце з курса гісторыі і фізікі, расправілася з Джардана Бруна, які рабіў смелыя філасофскія вывады з адкрыцця Каперніка. Смелую барацьбу супраць царкоўнікаў за права распаўсюджваць сапраўдныя веды аб будове Сусвету вёў М. В. Ламаносаў (1711 —1765). Ен у трапнай і прывабнай, вершаванасатырычнай форме высмейваў цем
34
рашалаў. 3 вучэння Каперніка Ламаносаў зрабіў вывад аб непазбежнасці існавання разумнага жыцця і на іншых планетах.
Разняволенне чалавечай думкі, адмаўленне ад сляпога прытрымлівання абмежаваных догмаў царквы, заклік да смелага матэрыялістычнага вывучэння прыроды — вось галоўны, агульначалавечы вынік барацьбы Каперніка, Бруна і Галілея за навуковы светапогляд.
11 .3ЯМЛЯ, ЯЕ РАЗМЕР I ФОРМА, МАСА, РУХ
1. Размер і форма Зямлі. На фотаздымках, зробленых з космасу, Зямля выглядае як шар, асветлены Сонцам, і паказвае такія ж фазы, як Месяц (рыс. 31 і 32), што з’яўляецца сучасным доказам шарападобнасці Зямлі.
Дакладны адказ аб форме і размеры Зямлі даюць градусныя в ы м я р э н н і, г. зн. вымярэнні ў кіламетрах даўжыні дугі ў 1° у розных месцах на паверхні Зямлі. Гэты спосаб яшчэ ў III ст. да н. э. прымяняў грэчаскі вучоны Эратасфен, які жыў у Егіпце. Цяпер гэты спосаб прымяняюць з вялікай дакладнасцю ў геадэзіі — навуцы аб форме Зямлі і аб вымярэннях на Зямлі з улікам яе крывізны.
На роўнай мясцовасці выбіраюць два пункты A і В, якія ляжаць на адным мерыдыяне. Іх геаграфічныя шыроты вызначаюць астранамічна. Зразумела, што даўжыня дугі мерыдыяна паміж пунктамі Л і В у градусах роўна рознасці геаграфічных шырот гэтых пунктаў Фд—Фв Адлегласць ад А да В вымяраюць па паверхні Зямлі, яна звычайна складае некалькі сот кіламетраў, а пасля вылічваюць даўжыню дугі ў 1° у кіламетрах.
31. Зямля над гарызонтам Месяца па фатаграфіі, зробленай з космасу.
3 прычыны няроўнасцей зямной паверхні на вялікай адлегласці і адсутнасці прамой бачнасці пункта А з пункта В і наадварот прымяняюць метад трыянгуляцыі (ад лацінскага слова трыянгулум — трохвугольнік; рыс. 33).
Метад трыянгуляцыі заключаецца ў тым, што прастора паміж пунктамі A і В пакрываецца сеткай «паветраных» трохвугольнікаў, вяршынямі якіх з’яўляюцца геадэзічныя сігналы (рыс. 34). Вы, мабыць, сустракалі такія сігналы ў выглядзе драўляных ажурных пірамід у полі і на гарах. 3 вяршыні такой піраміды абавязкова відаць яшчэ не менш двух іншых далёкіх геадэзічных сігналаў. Вымяраюць вуглы трохвугольнікаў, а даўжыню старон вылічваюць, папярэдне вызначыўшы з найбольшай дакладнасцю даўжыню адной апорнай стараны, прылеглай да пункта А. Апорная старана сеткі геадэзічных трохвугольнікаў называецца базісам. (Гэты метад вылічэння адлегласцей (даўжынь) шляхам вымярэння вуглоў у трохвугольніку, прылеглых да базісу, прымяняюць і для вызначэння адлегласцей да нябесных цел.)
Даўжыню дугі мерыдыяна АВ вызначаюць як суму праекцый на гэты напрамак адпаведных старон пабудаваных трохвугольнікаў. Вуглы, што ўтвараюцца старанамі трохвугольнікаў з плоскасцю мерыдыяна, павінны быць пры гэтым вядомы.
Калі даўжыня вымяраемай дугі ў кіламетрах будзе /, а ў градусах △ ф, то пры шарападобнасці Зямлі 1° дугі будзе адпавядаць даўжыня ў кіламетрах п = I: Дф.
32. Фатаграфія Зямлі ў прасторы, зробленая з космасу.
Даўжыня акружнасці зямнога мерыдыяна L = 360°п. Падзяліўшы яе на 2л, атрымаем радыус Зямлі.
Адна з найбольшых дуг мерыдыяна ад Ледавітага акіяна да Чорнага мора была вымерана ў Расіі і ў Скандынавіі ў сярэдзіне XIX ст. пад кіраўніцтвам В. Я. Струве, дырэктара Пулкаўскай абсерваторыі. Вялікія геадэзічныя вымярэнні ў нашай краіне выкананы пасля Вялікай Кастрычніцкай сацыялістычнай рэвалюцыі.
Градусныя вымярэнні паказалі, што даўжыня 1° дугі мерыдыяна ў кіламетрах у палярнай вобласці найбольшая (111,7 км), а на экватары найменшая (110,6 км). Значыць, на экватары крывізна паверхні Зямлі большая, чым ля полюсаў.
Хуткае вярчэнне выклікае сцісканне планет. Велічынёй сціскання называецца адносіна рознасці паміж экватарыяльным і палярным радыусамі a—b да экватарыяльнага радыуса а:
a — Ь е =.
a
У Зямлі сцісканне е = 1 : 298 (у Юпітэра і Сатурна, якія хутка верцяцца, яно большае, у Сатурна е = = 0,1). Такім чынам, мерыдыянальнае сячэнне Зямлі з’яўляецца не акружнасцю, а эліпсам. Зямлю можна лічыць эліпсоідам вярчэння, г. зн. фігурай, атрыманай ад вярчэння эліпса вакол яго малой восі. Экватарыяльны радыус Зямді большы за палярйьі на 2Г,4 км. Вывучэнне руху штучных спадарожнікаў Зямлі дазволіла вызначыць яе сцісканне па парушэннях, якія ўносіць у іх рух несфёрычнасцБ^Зямл'і.
Калі Зямлю для прастаты прыняць за шар, роўнавялікі Зямлі, то яе радыус можна ўзяць за 6370_кл. Экватарыяльны радыус Зямлі, па даных савецкіх вучоных, роўны 6378,2 км.
33. Схема трыянгуляцыі.
34. Геадэзічны сігнал.
37
В. Я. Струве (1793—1864).
9,1 . Калі астраномы могуць вызначаць геаграфічную шырату з дакладнасцю да 0,1", то якой магчымай памылцы ў кіламетрах уздоўж мерыдыяна гэта адпавядае?
2. Вылічыце ў кіламетрах даўжыню марской мілі, якая роўна даўжыні 1' дугі экватара.
2. Маса і шчыльнасць Зямлі. Macy Зямлі можна вызначыць многімі спосабамі.
Скарыстаем тое, што з фізікі вам вядомы дослед Кавендыша з круцільнымі вагамі, пры дапамозе якіх ён вызначыў сілу прыцяжэння паміж свінцовымі шарамі. Гэта дало велічыню каэфіцыента Y =6,67 X X Ю~8сж3/(гсек2) у формуле закону сусветнага цягацення.
Паскарэнне свабоднага падзення пад дзеяннем прыцяжэння да цэнтра Зямлі складае 980,6 см/сек2 на ўзроўні мора і на шыраце 45°. Гэта паскарэнне м
= Y ~R^’
дзе М — маса Зямлі, a R — яе радыус. Радыус Зямлі роўны 6370 км. Падставіўшы ў формулу вядомыя нам значэнні g, у \ R, знаходзім, што маса Зямлі М = 6 ■ 1027 г.
Ведаючы масу і аб’ём Зямлі, можна вылічыць яе сярэднюю шчыльнасць. Яна роўна 5,5 г/см3. Але шчыльнасць Зямлі з глыбінёй узрастае, і, па разліках, паблізу цэнтра, у ядры Зямлі, яна роўна 11 г/см3. Рост шчыльнасці з глыбінёй адбываецца за кош^ павелічэння змяшчальнасці цяжкіх элементаў, а таксама за кошт павелічэння ціску.
Ведаючы масу Зямлі ў грамах, мы можам вызначыць у грамах і масы іншых нябесных цел.
(3 унутранай будовай Зямлі, вывучаемай астранамічнымі і геафізічнымі метадамі, вы знаёміліся ў курсе фізічнай геаграфіі.)
10 .1. Як даказаць, што Месяц не з чыгуну, калі вядома, што яго маса ў 81 раз меншая, чым зямная, а радыус у чатыры разы меншы, чым зямны?
2. Чаму роўна маса Зямлі, калі вуглавая скорасць Месяца 13,2° у суткі, а сярэдняя адлегласць да яго 384 ■ 103 км?
3. Д#каз сутачнага вярчэння Зямлі дрследам Фуко. Класічным доказам вярчэння Зямлі вакол восі з’яўляецца дослед з маятнікам па метаду французскага фізіка Фуко. Такі маятнік даўжынёй 97 м ёсць, напрыклад, у будынку Ісаакіеўскага сабора ў Ленінградзе (рыс. 35). Дослед заснаваны на ўласцівасці маятніка захоўваць без змяненняў плоскасць сваіх ваганняў, калі пункт
38
падвесу паварочваецца. Гэту ўласцівасць можна прадэманстраваць, падвесіўшы на нітцы шарык над цэнтрам школьнай дацэнтрабежнай машыны. Калі яна верціць падвес, маятнік працягвае вагацца ў той жа плоскасці. Значыць, калі б мы падвесілі маятнік над полюсам Зямлі, Зямля паварочвалася б пад ім на 15° у гадзіну. Тэорыя і дослед паказваюць, што на шыраце ф нам здаецца, што плоскасць вагання маятніка паварочваецца за гадзіну на велічыню 15° sin ф. На экватары Зямлі адхілення плоскасці ваганняў маятніка няма.
Вынікам вярчэння Зямлі вакол восі з’яўляецца падмыванне ракой берага (скажыце, якога ж?), адхіленні дальнабойных снарадаў, балістычных ракет, паветраных віхроў і вятроў у паўночным паўшар’і Зямлі ўправа, у паўднёвым паўшар’і ўлева. 4. Доказ абарачэння Зямлі вакол Сонца. Многія дасягненні сучаснай астраноміі абапіраюцца на веданне законаў абарачэння Зямлі вакол Сонца. Спектральны аналіз святла зорак (аб ім будзе гаворка ў § 13) паказвае, што ў любы момант мы набліжаемся да адных зорак і аддаляемся ад процілеглых ім на небе зорак са скорасцю 30 км/сек, калі і адны і другія бачны паблізу плоскасці экліптыкі. Гэта скорасць з’яўляецца скорасцю руху Зямлі па яе арбіце. Значыць, напрамак руху Зямлі бесперапынна мяняецца з перыядам у 1 год. Гэта ёсць прамы доказ гадавога абарачэння Зямлі вакол Сонца. (3 другім, менш наглядным доказам гадавога абарачэння Зямлі вы пазнаёміцеся пазней, у § 23. 2.) Змена пораў года з’яўляецца вынікам абарачэння Зямлі вакол
35. Маятнік Фуко, які дэманструецца ў Ісаакіеўскім саборы ў Ленінградзе.
39
Сонца і нахілу восі вярчэння Зямлі да плоскасці экліптыкі (да плоскасці зямной арбіты) на 66‘/2°. Пры абарачэнні Зямлі вакол Сонца вось яе застаецца паралельная самой сабе.
У выніку эліптычнасці арбіты Зямля ў студзені крыху бліжэй да Сонца, чым ў ліпені. Розніца ў адлегласцях Зямлі ад Сонца ў афеліі і ў перыгеліі малая і таму робіць малапрыкметны ўплыў на цяпло, якое атрымліваецца ад Сонца.
КНІГІ ОНЛАЙН
