Текст книги "Космос у тебя дома"

Автор книги: Флорентий Рабиза

сообщить о нарушении

Текущая страница: 6 (всего у книги 11 страниц)

Реактивный воздушный шарик

Чтобы закончить опыты с вращением, основанные на реактивном движении, проделайте еще такой опыт. Возьмите детский воздушный шарик и надуйте его как можно сильнее. Прежде чем его крепко завязать ниткой, вставьте в отверстие загнутую тонкую трубку – пустой стерженек от шариковой ручки. Предварительно наружный кончик стерженька оплавьте на спичке, чтобы не проходил воздух.

Сбоку шарика приклейте лейкопластырем нитку и подвесьте на ней шарик. Теперь, когда шарик подвешен, трубка оказалась на экваторе. Важно проследить, чтобы изгиб трубки находился в горизонтальной плоскости.

Когда шарик успокоится, перестанет качаться, отрежьте ножницами кончик заглушенной трубки. Воздух из шарика начнет выходить, и шарик будет вращаться.

Этот же опыт можно проделать и не подвешивая шарика. Налейте в маленький тазик воду, положите на воду шарик, и он начнет быстро вертеться на одном месте. Тазик должен быть меньше диаметра шарика.

Реактивный душ

Если у вас в квартире есть ручной душ (он не укреплен вертикально, а состоит из распылителя на рукоятке и гибкого шланга), то с ним можно проделать любопытный опыт.

Подвесьте его на шланге вертикально над ванной. Распылитель и ручка достаточно тяжелы, поэтому он будет висеть вертикально. На распылительную головку душа, кроме силы тяжести, никакие другие силы пока не действуют. Но стоит только пустить в душ воду, как рукоятка с распылителем на конце отклонится в противоположную вытекающим струям сторону. В том месте душа, где вода поворачивает, чтобы вырваться через отверстия распылителя наружу, действует сила реакции, которая и отклоняет душ от вертикального положения.

Но не у всех есть такой душ, какой был сейчас описан, поэтому подобный опыт можно проделать иначе.

Подвесьте на тонкой резиновой трубке пластмассовый корпус вышедшей из употребления шариковой ручки. В его большое отверстие должна быть вставлена трубка, а узкое отверстие нужно заглушить деревянной пробочкой. Сбоку корпуса просверлите отверстие.

Если вы пустите в трубку воду, то вода, вырываясь струйкой из просверленного отверстия, создаст на противоположной стенке реактивную силу, которая отклонит резиновую трубку от вертикального положения. Произойдет то же, что происходит с душем. Действует реакция вытекающей струи.

Чтобы получить хороший напор воды, если нет водопровода, возьмите трубку подлиннее, а сосуд с водой поставьте повыше. Свободный конец трубки опустите в сосуд до самого дна, а из другого конца с наконечником отсосите воду ртом. Когда вода пойдет, она будет течь до тех пор, пока верхний конец находится в воде. Это устройство называется сифоном.

Реактивный корабль

Это не космический корабль, а игрушка, плавающая по воде. Работает она на совершенно необыкновенном «топливе», вернее, источнике двигательной силы, на… углекислом газе.

Возьмите пластмассовую круглую коробочку из-под плавленого сыра. Нужно только, чтобы коробочка и крышка были целые и чтобы крышка плотно закрывала коробочку. Для надежности промажьте край коробочки тонким слоем пластилина. Если в коробочку налить немного воды и плотно закрыть крышку, а затем коробочку перевернуть, вода не должна просачиваться наружу.

Под самым краем надетой крышки в коробочке сделайте маленькое отверстие сильно нагретым гвоздем.

Для опыта понадобятся несколько кусочков сухого льда общим объемом с куриное яйцо.

Положите на дно коробочки перевернутую металлическую крышку от майонезной баночки. Она займет все дно коробочки. Разложите на ней равномерно несколько кусочков сухого льда, залейте их кипятком и быстро, плотно надев на коробочку крышку, положите коробочку на воду. Углекислый газ, бурно испаряясь, будет вырываться струей из отверстия, и коробочка поплывет в противоположную сторону.

Сначала прорепетируйте опыт с кусочками мела вместо сухого льда, чтобы знать, сколько в коробочку надо налить кипятка. Коробочка, плавая, не должна переворачиваться набок и отверстие ее должно находиться над поверхностью воды.

Импульсный корабль

Вы знаете, что ракета, когда покидает Землю, разгоняется постепенно. Ее двигатели, работая ступенями, наращивают скорость на значительном участке разгона. Постепенное наращивание скорости, постепенное ускорение, необходимо для того, чтобы не причинить вреда здоровью космонавтов или не повредить аппаратуру и приборы, если это автоматическая станция.

Помните, как герои романа Жюля Верна «С Земли на Луну» вылетели в свое космическое путешествие в пушечном ядре? У них в момент вылета из жерла гигантской пушки была скорость 16 километров в секунду, но разгон проходил на участке ствола пушки длиной 210 метров. Известный популяризатор науки Я. И. Перельман подсчитал, что наращивание скорости от 0 до 16 километров в секунду на таком участке пути оказалось бы гибельным для экипажа снаряда. Конечно, многое мы прощаем фантастам, ведь без некоторых допущений и условностей не могло бы существовать ни одно научно-фантастическое произведение. Но действительность порою превосходит фантастику. Герои Жюля Верна только облетели вокруг Луны, а наши современники – американские астронавты – побывали на Луне. Правда, они летали не в пушечном ядре и не из пушки, а в ракете, которая могла обеспечить им благополучный взлет и с Земли и с Луны.

Когда-то существовала занимательная игрушка – импульсная лодочка. Передвигалась она толчками. Толчки следовали один за другим, лодочка двигалась все быстрее и быстрее, пока сопротивление воды и сила, приводящая ее в движение, не уравновешивались. Тогда лодочка продолжала движение с постоянной скоростью.

Что же ее двигало? Лодочка была металлическая, длиной примерно 12–15 сантиметров. Внутри у кормы находился маленький плоский паровой котел, сделанный из латуни. От котла в корму шла трубка, тоже из латуни. Когда лодочка находилась на воде, конец выходящей из кормы трубки был под водой. В котел предварительно через эту трубку пипеткой заливалась вода, под котел подкладывалась ватка, смоченная денатурированным спиртом, и поджигалась. Лодочка опускалась на воду. Вода в котле быстро закипала, и она вместе с паром вылетала струйкой через трубку в воду. Происходил реактивный толчок, и лодочка двигалась вперед. Но после выхлопа в котле сразу образовывалась пустота, и вода, по которой плыла лодочка, моментально заполняла котел. Огонь продолжал гореть, котел был достаточно горяч, новая порция воды быстро закипала и вылетала из трубки наружу. Новый толчок вперед, новый набор воды в котел, и так продолжалось до тех пор, пока горел огонь.

Игрушка очень занятная, она напоминает многоступенчатую ракету, и если бы не сопротивление, оказываемое водой, ее можно было бы разогнать до большой скорости.

Мы с вами можем сделать упрощенную модель этой лодочки.

Возьмите толстый металлический баллончик от шариковой ручки. Выньте пластмассовую пробку из его конца и плоскогубцами вытащите маленький патрубок с шариком. Затем удалите ваткой, смоченной в спирте или одеколоне, остатки пасты. Когда баллончик будет чистым, отрежьте ножовкой или напильником от утолщенного конца кусочек длиной три сантиметра. У оставшейся части сожмите плоскогубцами толстый конец и, захватив полоску шириной три миллиметра, загните ее раза два, а затем плотно сожмите плоскогубцами.

В результате у вас получится заглушенная с одной стороны, у толстого конца, трубка длиною 5 сантиметров. Ее узкий участок имеет длину 1,8 сантиметра.

Возьмите крышку от жестяной банки из-под кофе или монпансье. Немного разогните в одном месте ее край и пробейте отверстие такой величины, чтобы в него плотно вошел тонкий конец бывшего баллончика. Если он входит недостаточно туго, надо его закрепить в наклонном положении тонкой проволокой, чтобы он не мог выдвигаться из отверстия.

Когда крышечка плавает на воде, тонкий конец трубки должен быть погружен в воду. Теперь нам нужно залить в «котел» воду и подложить под него ватку, смоченную в керосине. Керосин, когда горит, очень коптит, поэтому его можно применять только на открытом воздухе.

Залить воду надо так: подберите пипетку, чтобы она входила в узенький конец трубки, наполняйте ее водой и с силой впрыскивайте воду в трубку. Есть и другой способ наполнения «котла»: нагрейте его хорошо на спичке и сразу опустите в воду; нагретый воздух внутри «котла» остынет, уменьшится в объеме, в него войдет вода.

Для нашей «навигации» используйте большой таз, корыто или ванну. Когда пламя смоченной в керосине ватки хорошо нагреет «котел», вода в нем закипит, и наш «корабль» двинется в путь. Его путь будет по кругу, потому что свешивающаяся с крышечки трубка играет ту же роль, какую играет весло, когда оно опущено в воду для поворота лодки. Кроме того, выхлопная трубка наверняка расположена не строго по центру крышечки. Все это, вместе взятое, и заставит наш «корабль» двигаться не по прямой линии. Частота выхлопов будет не очень большая, но вполне достаточная для движения нашего «корабля». Он будет двигаться, пока горит огонь.

Управляемая микроракета

Это будут маленькие, можно сказать, микромодели космических кораблей. Пускать мы их будем на поверхности воды. Их движение основано на реактивной силе.

Положите на поверхность воды в тазике вырезанную из плотной бумаги ракету. На одном конце она должна быть заострена, а на другом, в ее хвостовой части, нужно вырезать маленький канал, переходящий в круглую «камеру сгорания». Диаметр ее должен быть раза в два больше ширины канала. Там, где канал выходит наружу, нужно сделать постепенное расширение (вырез в виде треугольника) – это будет сопло.

Возьмите пипетку, наберите мыльной воды (мыльную воду приготовьте на блюдечке заранее, как для пускания мыльных пузырей) и капните в «камеру сгорания». Мыльная вода обладает способностью быстро растекаться по чистой воде, она вытечет через канал и сопло наружу и одновременно надавит на противоположную стенку «камеры сгорания». Ракета двинется вперед.

Сделайте управляемую микроракету. Вырежьте из бумаги ракету пошире, чтобы в ней можно было прорезать рядом две «камеры сгорания», соединенные каналами с двумя расположенными рядом на небольшом расстоянии друг от друга соплами.

Если капнуть мыльную воду в правую «камеру сгорания» – наша ракета двинется по кривой линии влево, если капнуть в левую «камеру сгорания» – ракета двинется вправо, если капнуть одновременно из двух пипеток в обе «камеры сгорания» – ракета двинется вперед.

К сожалению, вода покрывается мыльной пленкой, и тогда ракета перестает реагировать на свежие капли мыльной воды, поэтому нужно после каждого старта менять воду в тазике.

Ракеты можно сделать и металлические – из лезвия безопасной бритвы. Положите лезвие на какую-нибудь дощечку, прижмите его поперек посередине ножом, а свободный конец, обернув бумажкой, чтобы не порезать пальцы, согните так, чтобы лезвие сломалось. Половинку сломанного лезвия осторожно положите на воду. Она будет плавать.

В круглую прорезь половинки лезвия капните пипеткой каплю мыльной воды, и лезвие двинется вперед.

Гидропневматическая ракета

Эту ракету сконструировал инженер Ю. А. Моралевич. Она в свое время пользовалась у ребят большим успехом. В ней сочетаются простота конструкции, отличные летные качества и полная безопасность в обращении.

Эта ракета (изготовлением которой мы сейчас займемся) может взлетать на высоту 20–25 метров. Конечно, ее нужно делать старательно, тогда она будет летать много раз, доставляя удовольствие и тому, кто ее запускает, и тем, кто при этом присутствует.

Какие же материалы вам понадобятся для ее изготовления? Сразу их приготовьте, чтобы все нужное было у вас под рукой.

А понадобится следующее:

1. Несколько негодных капроновых чулок.

2. Пустая катушка из-под ниток.

3. Три соски.

4. Несколько обрезков тонкой фанеры (1–1,5 мм).

5. Водоупорный клей. Его можно приготовить, растворив в ацетоне или амилацетате обломки целлулоидных игрушек, расчесок и чисто отмытой от эмульсии и высушенной фотопленки.

6. Футбольный насос.

Кроме этих основных материалов, следует запастись деревянной палкой или бруском для изготовления болванки для формовки ракеты, нитками, резиновой трубкой, резиновой губкой, древесными опилками, нитрокраской и некоторыми другими материалами, которые будут названы при описании изготовления ракеты.

Приступим к работе. Из круглой палки или деревянного бруска нужно выстругать болванку обтекаемой формы. Чтобы она получилась совершенно симметричная, изготовьте из тонкого картона шаблон, согнув пополам картон и нарисовав на нем половину силуэта ракеты. Когда вы его вырежете и разогнете картон, у вас получится полный вырезанный силуэт. По этому шаблону проверяйте симметричность вытачиваемой болванки.

Болванку обработайте сначала ножом, а затем наждачной бумагой, чтобы получилась гладкая поверхность. Затем оберните болванку двумя слоями мокрой бумаги. Когда бумага высохнет, начните обматывать болванку по бумаге лентой шириной пять сантиметров, вырезанной по спирали из капронового чулка.

Каждый виток нужно промазывать густым клеем, о котором говорилось выше. Когда первый слой хорошо просохнет и появится блестящая пленка, можно приступить к наматыванию второго слоя. После его полного высыхания намотайте следующие слои. Должна получиться плотная капроновая оболочка толщиной до одного миллиметра. Особенно тщательно нужно заклеить верхний, тупой конец ракеты. Когда кончите оклейку капроновой лентой, на верхнем конце ракеты сделайте валик из ниток, наматывая их и промазывая тем же клеем.

До начала обклейки лентой вставьте в углубление, сделанное в задней части болванки, катушку от ниток. Катушку надо предварительно обработать – сострогать ножом одну щечку (выступ), а затем вставить в канал резиновую трубку, завернув ее края вокруг того места, где была срезана щечка. Если завернуть трубку нельзя, то заклиньте резиновую трубку кусочком медной или стальной трубки. Это нужно для того, чтобы резиновая трубка не сдвигалась с места.

После окончания обмотки катушка будет прочно соединена с корпусом ракеты. Теперь это уже не катушка из-под ниток, а сопло нашей ракеты. Правда, оно не расширяется, как настоящее сопло, но назначение свое выполняет хорошо.

Когда корпус ракеты высохнет, прошпаклюйте его смесью талька с клеем и зачистите наждачной бумагой.

К нижней части ракеты приклейте три плоскости стабилизатора, вырезанные из тонкой фанеры. Для приклеивания используйте густой клей, которым вы пользовались при оклеивании ракеты капроновой лентой. Места соединения стабилизаторов с корпусом ракеты промажьте смесью мелких древесных опилок и густого клея. Тогда стабилизаторы будут хорошо держаться.

После этого окрасьте ракету и стабилизаторы нитрокраской или обыкновенной масляной краской.

Хорошо просушив ракету, разрежьте ее корпус по среднему пояску острым ножом и аккуратно снимите обе половинки с болванки.

Очистите обе половинки изнутри от бумаги, которой оклеивали болванку. Тот слой бумаги, который приклеился к капроновой ленте, может остаться. Составьте обе половинки вместе и оклейте капроновым пояском. После этого окрасьте снова всю ракету.

Накачайте насосом одну соску с надетой на нее второй соской. Перевяжите первую соску. Получится упругий амортизатор. Он предохранит вашу ракету при ее падении после полета. Наденьте верхнюю соску с находящимся внутри нее «баллончиком» сжатого воздуха на конец ракеты, на котором был сделан валик из ниток, а затем обмотайте ниткой, чтобы амортизатор не соскочил с носа ракеты.

Можно внутреннюю соску не накачивать воздухом, а вложить в нее кусочек резиновой губки.

Теперь нужно подготовить насос. Сточите у него на наконечнике первый кольцевой выступ так, чтобы наконечник входил в отверстие катушки. Из упругой проволоки сделайте две спусковые лапки и примотайте их проволокой к нижнему кольцевому выступу наконечника.

В ракету налейте воду на одну треть ее объема. Вставьте в сопло-катушку наконечник насоса, зажмите спусковые лапки вокруг щечки катушки, придерживайте их рукой. Качните насосом раз тридцать. Разожмите пальцы, лапки раздвинутся, и ракета взлетит. Воздух, выталкивая воду, создает мощную струю, а реактивная сила двинет ракету высоко вверх. После первого запуска посмотрите, как падает ракета. Если она летит носом к Земле, значит, все в порядке. Если же она летит боком или стабилизаторами вниз, тогда следует немного утяжелить нос, примотав несколько слоев капроновой ленты. Конечно, после этого надо повторить и шпаклевку и покраску.

ПЛАНЕТА ЗЕМЛЯ – КОСМИЧЕСКИЙ ВОЛЧОК

Вокруг лунной оси

Все планеты, вращаясь вокруг Солнца, совершают еще одно вращение – вокруг своей оси.

Даже те планеты, которые всегда обращены одной стороной к Солнцу, как, например, планета Меркурий, тоже вращаются вокруг своей оси. Правда, очень медленно: один оборот вокруг оси совершается за один оборот вокруг Солнца. Наш естественный спутник Луна, вращаясь вокруг Земли, всегда обращена к ней одной стороной. И, совершая один оборот вокруг Земли, Луна делает вокруг своей лунной оси тоже один оборот.

В этом легко убедиться, проделав следующий опыт.

Возьмите мячик, сделайте на нем метку, а сбоку прилепите пластилином нитку. Второй конец нитки обмотайте несколько раз вокруг настольной лампы, поставленной посередине стола. Нитка, обмотанная вокруг лампы, должна легко разматываться, если ее потянуть. Расположите мячик на расстоянии 20–30 сантиметров от лампы. Слегка натяните нитку, поверните мячик меткой к лампе и передвигайте его вокруг нее так, чтобы метка была все время обращена к лампе.

Во время передвижения мячика вокруг лампы нитка будет наматываться на мячик. Чтобы она с мячика не соскользнула, придерживайте ее рукой. Когда будет сделан вокруг лампы один оборот, нитка обовьет мячик тоже на один оборот. Как видите, мячик, сделав один оборот вокруг лампы, сделал и один оборот вокруг своей оси.

Из-за того, что планета Меркурий всегда обращена одной стороной к Солнцу, на этой ее стороне стоит сильнейшая жара. Там на экваторе температура бывает от + 300 до +420 градусов, а на противоположной стороне Меркурия, где вечная ночь, средняя температура 70 градусов ниже нуля.

Мы живем на волчке

Земля, как огромный волчок, вращается вокруг своей оси. А ось любого волчка обладает удивительной устойчивостью, она стремится сохранить в пространстве постоянство своего направления. И если какая-нибудь посторонняя сила заставляет все-таки ее повернуться, то ось поворачивается в перпендикулярном направлении.

Проделайте довольно известный опыт с вращающимся велосипедным колесом. Возьмите в руки велосипедное колесо, вынутое из вилки. Держите ось горизонтально двумя руками. Попросите кого-нибудь раскрутить как можно сильнее колесо и попробуйте повернуть ось из горизонтального положения в вертикальное. Вы убедитесь, как трудно это сделать.

Сделайте самодельный гироскоп, который будет долго вращаться. Возьмите большую иглу длиной 10–12 сантиметров и жестяную коробочку из-под кинопленки. В центре коробочки пробейте отверстие, вставьте в него иголку так, чтобы концы иголки выходили из донышка коробочки и из крышки на одинаковое расстояние. Очистив донышко от краски, пропаяйте место соединения коробочки и иголки оловом.

Нужно приобрести металлический наперсток и просверлить в нем сбоку отверстие диаметром пять миллиметров. Возьмите суровую нитку, вставьте ее в ушко иголки и обмотайте ею несколько раз иголку. Пропустите свободный конец нитки изнутри наперстка через просверленное отверстие. Поставьте иголку острием на твердую, но не скользкую поверхность, наденьте сверху на иголку наперсток и, нажимая наперстком на иголку левой рукой, правой рукой потяните за нитку. Когда волчок будет запущен, отнимите наперсток и наблюдайте за вращением волчка. Волчок долго будет вращаться на острие оси-иголки.

Трение о точку опоры в нашем опыте маленькое, но трение о воздух будет сильно тормозить волчок. Пустить волчок строго вертикально трудно. Наверняка ось при запуске была немного наклонена. И хотя, как уже говорилось, ось вращающегося волчка стремится сохранить свое направление в пространстве, из-за смещения с вертикали центра тяжести волчка земное притяжение старается опрокинуть волчок. Ось волчка при этом начинает описывать конус. Это движение оси вокруг вертикали, проходящей через точку опоры волчка, называется прецессией.

Если почему-либо изготовить описанный волчок не представляется возможным, сделайте упрощенный волчок. Вырежьте из картона кружок диаметром пять сантиметров, проделайте гвоздем отверстие, вставьте в него спичку с заостренным концом, и волчок готов. Правда, он будет вращаться недолго, но прецессия будет на нем видна хорошо.

Однако вернемся к разговору о Земле. Земная ось, вернее, та, незримая геометрическая линия, вокруг которой вращается земной шар, тоже описывает прецессию. Верхняя «половина» земной оси описывает конус, вершина которого в центре Земли. Нижняя половина земной оси описывает конус, вершина которого тоже в центре Земли. По сути дела, земная ось описывает два конуса, обращенных вершинами друг к другу.

Если ось волчка, запущенного на столе, описывает конус прецессии из-за того, что земное притяжение стремится опрокинуть волчок, то что же вызывает прецессию у земной оси? Ведь Земля летит свободно в мировом пространстве. Солнце крепко держит ее на орбите. Нам известно, что любой шар, вращающийся вокруг Солнца, должен испытывать во всех своих точках равномерное притяжение к могучему светилу, так как шар симметричен по всем своим осям, и никаких перекосов не должно быть. Тогда откуда же появилась прецессия у Земли?

Оказывается, причина образования прецессии у Земли есть, и ее разгадал Исаак Ньютон.

Но для того чтобы познакомиться с этой причиной, проделаем следующий опыт. Посмотрим, как ведет себя быстровращающееся тело, поверхность которого может легко менять свою форму. Для опыта воспользуемся прибором, который мы с вами уже сделали для получения быстрого вращения, – это тяжелый диск, зажатый между двумя фанерными кружками и подвешенный за середину на двух скрученных веревках.

Вырежьте из плотной рисовальной бумаги полоску 60 сантиметров длины и 2,5 сантиметра ширины. Склейте ее концы, чтобы образовалось кольцо диаметром 18–19 сантиметров. Проделайте в середине полоски два отверстия, расположенные одно против другого по концам диаметра кольца. В эти отверстия пройдут скрученные веревки, на которых висит диск. Одно отверстие сделайте в месте склейки полоски. Второе отверстие в полоске должно быть несколько побольше, чтобы веревки скользили в ней без задержки. Наденьте бумажное кольцо на веревки так, чтобы склеенная часть кольца соприкасалась с тяжелым диском. В случае, если бумажное кольцо лежит на фанере, приклейте его к ней клеем; если же диск металлический, то для прикрепления бумажного кольца к диску используйте пластилин. Прибор наш готов.

Тяжелый диск нужно подвесить строго горизонтально и так, чтобы бумажное кольцо оставалось круглым. Если кольцо сожмется под действием собственного веса, его надо заменить, подобрать более плотную, упругую бумагу. Проверьте упругость кольца: сожмите его слегка, после того как вы его отпустите, оно должно снова принять форму круга.

Над кольцом на веревках сделайте маленький хомутик из черной бумаги. Он должен сидеть плотно, но так, чтобы в случае необходимости его можно было легко передвинуть.

Теперь приступим к опыту.

Вставьте недалеко от верхней точки подвеса нашего прибора между веревками круглую палочку и хорошо закрутите диск с бумажным кольцом. Когда вы его отпустите, он начнет быстро вертеться на раскручивающихся веревках. Для увеличения скорости вращения нажимайте палочкой, вставленной между веревками, на место скрутки. Когда диск хорошо раскрутится, отойдите в сторону и наблюдайте за бумажным кольцом.

Оно немного сплющилось. Вы видите прозрачный эллипсоид, который отличается от шара своей несколько сплюснутой формой. Метка, которая была сделана на веревках перед началом опыта, покажет вам, насколько сплюснулся при вращении бумажный круг. Когда вращение прекратится, бумажное кольцо опять примет форму круга и вернется к своей метке. Но может случиться и так, что кольцо до метки немного и не дойдет, – это скажется так называемая остаточная деформация в бумаге, из которой сделано кольцо.

А теперь снова вернемся к Земле. Земля не шар – она немного сплюснута у полюсов. По последним данным, радиус Земли, проведенный от ее полюса до центра, отличается от «экваториального радиуса» на 21,383 километра. А по расчетам Исаака Ньютона эта разница составляла 24 километра.

Исаак Ньютон доказал, что Земля сплюснута у полюсов (экваториальная область у нее несколько расширена, раздута).

Он считал, что «раздувание» Земли у экватора произошло тогда, когда она находилась в размягченном состоянии.

Гипотезы о происхождении Земли – будь то гипотеза Канта – Лапласа, по которой Земля образовалась из раскаленного вещества и в первоначальном виде представляла жидкий огненный шар, будь то гипотеза советского ученого О. Ю. Шмидта, по которой Земля образовалась в результате постепенного «слипания» мелких частиц пылеобразного облака и разреженных газов, – предусматривали, что в начале своего возникновения Земля не сразу стала твердой. Быстрое вращение «мягкой» Земли вокруг своей оси привело к ее «раздуванию» по экватору.

Ось нашей планеты наклонена к ее плоскости вращения вокруг Солнца, к плоскости ее орбиты. Угол наклона равен 66° 33,5'.

Исаак Ньютон объяснил происхождение прецессии земной оси наклоном оси и сплюснутой формой Земли.

При идеальном шаре прецессии не было бы, а при такой форме Земли, какая у нее сейчас, не все ее точки притягиваются к Солнцу и Луне одинаково, образуется поворачивающее усилие. Оно и «старается» поставить ось Земли вертикально. В результате этого земная ось описывает конусы прецессии. Время полного оборота конца оси Земли вокруг перпендикуляра к плоскости орбиты, который является осью прецессии, составляет приблизительно 26 000 лет.

Как видите, вращение оси Земли происходит очень медленно, в нашем понимании, конечно.

Для того чтобы представить, как произошла прецессия земной оси, сделаем небольшую модель – усовершенствуем тот волчок, который вы изготовили из баночки из-под кинопленки. Его следует утяжелить и заменить ось. Ось можно сделать из прямого гвоздя, срезав у него шляпку и хорошо заострив другой конец. Просверлите в гвозде отверстие для пусковой веревки. В баночку для ее утяжеления положите глину. Изготовьте две рамки, в которых будет установлен волчок. Первую, внутреннюю рамку, сделайте из медной или латунной трубки, разметив ее стороны по волчку. В противоположных сторонах рамки нужно будет сделать отверстия– гнезда, в которых будет вращаться волчок Там, где будет нижний острый конец оси волчка, отверстие в трубке надо просверлить не сквозное, чтобы ось могла упираться во внутреннюю сторону трубки. Отверстие для верхнего конца оси сделайте сквозное – через обе стенки трубки. Это даст возможность свободно вставлять и вынимать из рамки волчок. В местах сгибов рамки трубка будет сминаться, но это на качество рамки не повлияет. Посередине боковых сторон рамки нужно просверлить отверстия, вставить изнутри по гвоздику, а шляпки припаять к рамке.

Вторая, наружная рамка будет П-образной формы, то есть иметь три стороны. Сделайте ее из такой же трубки. В ее концах надо просверлить отверстия, в которые будут вставлены оси-гвоздики внутренней рамки. На верхней перекладине наружной рамки к ее середине припаяйте крючок из проволоки, за который наш прибор можно будет подвесить. Когда все будет готово, прибор подвесьте. Нужно добиться, чтобы внутренняя рамка с волчком висела ровно, без перекосов.

Приступим к опыту. С помощью тонкой бечевки раскрутите волчок. Он будет вращаться в том положении, в каком вы его запустили. Когда он остановится, привяжите к низу внутренней рамки грузик и, повернув ее в наклонное положение, снова запустите волчок. Грузик будет стараться повернуть рамку, то есть поставить ось вращающегося волчка вертикально. Произойдет то, что происходит с Землей, которую Солнце и Луна «стремятся» поставить на орбите прямо, без наклона оси. Обе рамки начнут с самого момента запуска волчка вращаться вокруг шнурка, на котором они подвешены. Шнурок стал осью прецессии волчка.

Прецессионное движение нашего прибора продолжается недолго. После его окончания начинается вращение в противоположную сторону – из-за трения в подшипниках и раскручивания шнурка.