Иными словами, если мы положим мяч на Землю во Франции, благодаря центробежной силе он покатится сам собой к экватору, то есть к югу. Если этого не происходит, то потому, что сила переноса слишком незначительна: в общем-то эта гигантская карусель вращается слишком медленно и делает оборот за двадцать четыре часа. Поэтому контакта с земной поверхностью, которая вовсе не является ровной и гладкой, достаточно, чтобы мяч остался на месте. На экваторе эта центробежная сила направлена вверх (что хорошо видно на рис. 5.8.а): то есть она отчасти компенсирует вес, сила которого направлена вниз, и один и тот же человек на экваторе должен будет весить меньше, чем на Северном полюсе. Так оно и есть, но и тут сила инерции так слаба, что ее действие большого влияния на вес не оказывает (человек с весом 60 кг будет весить на 200 г меньше на экваторе, чем на Северном полюсе, то есть разница в весе составит 0,3 %).
Рис. 5.8 – Центробежная сила Земли
Тем не менее этого достаточно, чтобы повлиять на форму самой Земли: радиус Земли на экваторе на 0,3 % больше, чем ее радиус на Северном полюсе, потому что там земные массы меньше сжаты собственным весом. Таким образом, Земля вовсе не является шаром, из-за центробежной силы она немного приплюснута с полюсов.
Все же основные последствия вращения Земли происходят от действия силы Кориолиса. В дальнейшем мы остановимся на ней подробнее.
Сила Кориолиса пропорциональна скорости рассматриваемого объекта, а чтобы эта сила возникла, объект должен перемещаться по земной поверхности. Более того, чтобы ее воздействие было ощутимо, необходимо, чтобы Земля совершила значительный поворот во время движения объекта: так происходит, если движение длится много часов подряд. Наконец, поскольку сила Кориолиса пропорциональна скорости объекта, ее могут затмить другие силы (например, трение), если скорость слишком медленная.
МАЯТНИК ФУКО
Поезжайте на Северный полюс и подвесьте шарик на веревке, прикрепленной к потолку вашего иглу. Толкните этот импровизированный маятник, он начнет качаться вперед-назад по вертикальной плоскости, которую мы назовем плоскостью колебаний.
Рассмотрим точку зрения геоцентрической системы отсчета: она инерциальная, а значит, силы инерции нет. То есть у маятника нет никаких причин отклоняться от плоскости колебаний.
Но в геоцентрической системе отсчета Земля вращается: она вертится против часовой стрелки (= на восток) под маятником, который двигается в пределах определенной плоскости (см. схему ниже). Вследствие чего по отношению к земной поверхности плоскость колебания мало-помалу смещается по часовой стрелке (на запад). К концу дня маятник опишет полный круг.
Это вполне логичное поведение есть не что иное, как проявление силы Кориолиса. Она проявляется не только на Северном полюсе, но и в других местах, несмотря на то, что там скорость вращения плоскости колебания ниже. Этот исторический опыт был проделан Фуко в парижском Пантеоне в 1851 г. Это было самой блестящей демонстрацией того, что Земля вертится вокруг своей оси, а не небесная сфера вращается вокруг Земли.
Маятник (двойная стрелка) изначально колеблется в сторону Парижа, но Земля под ним вращается, а плоскость колебания остается неизменной: по истечении примерно пяти часов маятник будет колебаться в сторону Нью-Йорка.
Все это объясняет, почему сила Кориолиса проявляется только при крупномасштабном и длительном движении, таком как океанские течения или движение воздушных масс.
Так, в Северном полушарии морские течения и ветра имеют тенденцию отклоняться вправо (потому что Земля при взгляде с севера вращается против часовой стрелки). В Южном полушарии течения и ветра отклоняются влево (если смотреть на Землю с Южного полюса, Земля вращается по часовой стрелке). Это создает обширные «зоны» вращения по часовой стрелке в Северном полушарии и вращения против часовой стрелки в Южном полушарии (➙