Два основных движения Земли

Как суточное движение Солнца и всех других небесных светил с востока на запад, так и годовое движение Солнца по эклиптике являются кажущимися, иллюзорными. Они происходят вследствие действительного вращения Земли с запада на восток и ее обращения вокруг Солнца. Доказательствами движений Земли служат эксперименты наблюдения.

Суточное вращение Земли экспериментально доказал французский физик Фуко. В 1851 г. в Парижском пантеоне он осуществил опыт с маятником. Фуко использовал свойство маятника сохранять плоскость своих колебаний постоянной. Под куполом собора был подвешен маятник длиной 67 м с периодом 16 с. Наблюдателю казалось, что плоскость колебаний маятника постепенно поворачивается относительно окружающих предметов. На самом деле плоскость колебаний маятника остается постоянной, а Земля вместе с наблюдателем поворачивается относительно этой плоскости.

Другим доказательством суточного вращения Земли является отклонение падающих тел к востоку. Такое отклонение особенно заметно на Земном экваторе. Даже на широте Москвы ( j = 56°) для свободно падающего тела с высоты 100 м отклонение составляет 10 мм.

Рис. 1. Наконец, наблюдения показывают, что реки, текущие в северном полушарии на юг (Днепр, Дон, Волга и др.), подмывают свои западные берега.

В результате западный берег оказывается крутым, а восточный — пологим.

Доказательством годового обращения Земли вокруг Солнца служит параллактическое смещение звезд. На рис. 1 показаны два положения Земли на орбите (точки А и В). В точке А земной наблюдатель видит Солнце С в направлении а, а в точке В — в направлении b. Такое изменение направления на объект при перемещении наблюдателя называется параллактическим смещением.

Параллактическое смещение звезд происходит вследствие годового обращения Земли вокруг Солнца.

Два основных движения Земли дают людям естественные эталоны времени: сутки и год. Смене дня и ночи, а также временам года подчинены жизненные ритмы человека, животных и всей биосферы в целом.

Периодичность суточного ритма жизни определяется солнечными сутками — промежутком времени между двумя последовательными нижними кульминациями центра солнечного диска. Одноименные кульминации Солнца в двух пунктах, расположенных на различных долготах, происходят не одновременно, а с разностью во времени, равной разности долгот этих пунктов. Таким образом, определив по Солнцу (или звездам) местное время и сравнив его с показанием часов, идущих по времени начального меридиана, находят долготу места наблюдения.

Однако жить по местному времени крайне неудобно. Так, на восточной и западной окраинах современного крупного города местное время отличается на 1 — 2 мин, а на соответствующих границах области эта разность достигает нескольких десятков минут. В старину местное время определяли по солнечным часам, которые устанавливались на главной площади административного центра, и население всего округа пользовалось именно этим временем.

С 1884 г. на основе международного соглашения в гражданское употребление было введено поясное время. Земной шар был разделен на 24 часовых пояса так, чтобы меридианы, проведенные через середину каждого пояса, отстояли друг от друга по долготе на 15°. Условились считать, что поясное время равно местному времени среднего меридиана данного пояса. Таким образом, минутная стрелка часов во всех поясах показывает одно и то же время. Разное время показывает часовая стрелка в зависимости от номера часового пояса. Границы часовых поясов не везде совпадают с географическими меридианами. Их проводят с учетом государственных границ и административного деления населенных территорий.

В 1930 г. в целях экономии электроэнергии на освещение декретом правительства все часы на территории нашей страны были переведены на один час вперед. Было введено “декретное” время, а с 1981 г. из тех же соображений введено летнее и зимнее время. 1 апреля каждого года стрелки часов переводятся на час вперед по отношению к “декретному” времени, а с 1 октября — на час назад. Практически это не создает никаких трудностей для населения, а экономический эффект оказывается весьма большим. Уже в 1981 г. введение летнего времени позволило сберечь 2 500 000 000 кВт • ч электроэнергии.

В физике единица времени — секунда — относится к основным единицам. Поэтому необходимо как можно точнее определить эталон секунды. Первоначально секунда была определена как 1/86400 солнечных суток. Однако исследования показали, что период вращения Земли не остается постоянным. За столетие он увеличивается на 0,0014 с. Кроме того, по разным причинам он может отклоняться от среднего значения на 0,004 с. На современном уровне развития техники погрешность, вытекающая даже из столь малой неравномерности, оказалась весьма существенной. Поэтому XII Генеральная конференция по мерам и весам в октябре 1964 г. приняла решение перейти к новому эталону секунды, основанному на колебательных процессах в атоме цезия. Такой эталон наилучшим образом удовлетворяет требованиям современной техники.

С 1 января 1972 г. многие страны, в том числе и наша, перешли к измерению времени в “атомных” секундах. Однако исторически сложившаяся и удобная для обихода астрономическая система счета времени сохраняется полностью.

Задачи