Откуда мы знаем, что Земля крутится вокруг своей оси? Конечно же, по движению Солнца на небосклоне. А если бы вдруг Солнце кто-нибудь на время «выключил»? Осветить бы Землю мы, положим, смогли бы, но как теперь заметить ее вращение?
В Санкт-Петербурге в Исаакиевском соборе был подвешен к куполу гигантский маятник, изобретенный французом Л.Фуко. Понаблюдав за ним, можно было заметить, что его колебания не проходят в одной плоскости. Если поставить деревянный брусок немного в стороне от качающегося груза, то выяснится, что через несколько размахов грузик как бы развернется и сшибет брусок. Оказывается, маятник обладает удивительной способностью сохранять плоскость своих колебаний неизменной. И получается, что Земля как бы проворачивается «под ним» и пересекает эту плоскость, что и «выдает» нам сбитый брусок.
«Включим» наше солнышко опять и поглядим на всякие качающиеся вокруг нас предметы, маятник часов-«кукушки» или качели на детской площадке. Разумеется, по ним выяснить что-либо о вращении Земли трудно все эти маятники так или иначе ограничены в своих движениях. Но если мы сами соорудили бы прибор из длинной нити и привязанного к ней грузика, похожий на маятник Фуко, то даже не раскачивая его могли бы обнаружить необыкновенный факт. В разных местах Земли нить висящего маятника будет вовсе не всегда «смотреть» в центр планеты. На полюсе она станет строго вертикальной, а при смещении маятника от полюса будет отклоняться. Правда, чтобы заметить эти отклонения, нужны довольно точные измерения, поэтому строители при кладке стен по-прежнему могут спокойно использовать наш «прибор» в качестве отвеса. Но дотошный исследователь по этим ничтожным отклонениям сделает вывод, что маятник «отбрасывается» от земной оси именно из-за того, что Земля вращается. Похожее отклонение вы наверняка замечали, когда крутились сидя на подвесной скамеечке карусели.
Как вы думаете, что общего между вращением Земли и фигурным катанием? Многие из вас, особенно знакомые с фотосъемкой, могут провести опыт, еще раз доказывающий, что Земля вертится вокруг своей оси. Для этого надо выбрать очень темную звездную ночь и открыть затвор фотоаппарата на полчаса или лучше на час, направив объектив на небо. Фотоснимок, который вы затем получите, покажет, что пока затвор был открыт, звездочки совершили небольшое путешествие по небу, оставив следы на пленке в виде маленьких дуг. Мыто понимаем, что в данном случае не звезды переместились, а Земля повернулась относительно них.
Всмотримся внимательно в снимок и увидим, что одна из звездочек осталась на месте. Это говорит о том, что она лежит на той гигантской воображаемой оси, вокруг которой и происходит вращение Земли. Эту звезду вы легко найдете на небосклоне, ее зовут Полярной. В любое время года мы обнаружим, что положение этой звезды не меняется. Отсюда мы можем, как раньше это сделали ученые, заключить, что земная ось также не меняет своего направления в пространстве.
Понаблюдать за подобным эффектом мы могли, запуская в детстве волчок или юлу. Довольно долгое время они вращаются, сохраняя свою ось вертикальной. Такое же явление происходит при вращении фигуристки на льду, и лишь трение о лед, как и волчка о пол, тормозит вращение и сбивает его ось.
Но вот, в отличие от Земли, фигуристка может менять скорость своего вращения. Вы наверняка это видели как она отбрасывает руки в стороны или, наоборот, принимает их к себе и при этом крутится то медленнее, то быстрее.
Эти особенности вращающихся тел активно используют, например, в навигации. Изготавливают специальные, так называемые кардановы подвесы, в которых тяжелый волчок-гироскоп, раскрутившись, может вращаться, не меняя направления своей оси. Тем самым он, подобно компасу, как бы задает определенный курс, по которому видно, насколько мы отклоняемся от нужного нам пути. Такие системы ставят на кораблях и подводных лодках, на искусственных спутниках и космических станциях, помогая верно ориентировать их в пространстве.
А вот кружение фигуристки «повторяют»... звезды. Может случиться так, что звезда сжимается, уменьшаясь вдоль радиуса примерно в сто тысяч раз. Во столько же возрастает скорость вращения вокруг оси. Такие звезды-пульсары были не столь давно открыты астрономами.