Постоянная тяготения и масса земли - Сагитов М.У.
Скачать (прямая ссылка):
Компенсацию действия силы тяжести можно реализовать, используя не только архимедову выталкивающую силу, как делал Бюргесс. Имеет смысл рассмотреть возможность использования других аналогичных компенсирующих сил (магнитных, электростатических и др.). Очевидно также, что описанные способы компенсации силы тяжести можно использовать не только для разгрузки нити в вертикальных крутильных весах Мичела — Кавендиша, но и в приборах типа весов Йолли.
Кратковременная компенсация действия ускорения силы тяжести возникает, если чувствительную систему весов, предназначенную для измерения притяжения между взаимодействующими массами, вращать вокруг горизонтальной оси. Тогда на систему будет действовать центробежное ускорение. Направление его совпадает с направлением радиуса вращения. Подбором угловой скоровти и радиуса вращения можно добиться того, что в крайнем верхнем положении действующая на чувствительную систему сила тяжести будет компенсироваться силой центробежного ускорения. Кратковременная, периодически повторяющаяся невесомость может быть использована в экспериментах по определению постоянной тяготения.
На первый взгляд кажется, что для опытов можно использовать невесомость в свободно падающей камере. Однако невесомость в условиях свободного падения в течение даже небольшого отрезка времени осуществить технически трудно. В лифте высотой 80 м свободное падение продолжается всего лишь 4 сек. Гораздо более эффективно невесомость осуществляется в свободно летящем ис-
ЗАМЕЧАНИЯ
137
кусственном спутнике Земли. При этом в течение длительного времени наблюдается стабильная невесомость. В условиях невесомости можно, в частности, использовать крутильные весы с очень тонкой нитью, т. е. достичь очень большой чувствительности весов. Трудности точного измерения массы, размеров масс и расстояний между ними остаются такими же, как и в земных условиях. Ho измерения придется производить, конечно, без наблюдателя.
При проведении опытов на спутнике возникает дополнительная проблема тщательного учета центробежных сил, ибо известно, что полная компенсация силы тяжести центробежной силой летящей ракеты происходит только в центре тяжести ракеты. В остальных же точках спутника сохраняются остаточные разности ускорений силы тяжести и центробежного ускорений, которые будут действовать на чувствительную систему прибора, имеющую конечные размеры. Ныне обсуждается идея постановки некоторых гравитационных опытов на спутниках для измерения малых гравитационных эффектов.
§ 26. Замечания об опытах
по определению зависимости
постоянной тяготения от различных факторов
В заключение приведем беглый обзор работ, преследовавших цель выявить зависимость тяготения от различных условий, состава и состояния взаимопритягивающих-ся масс. Часть из этих опытов предпринималась, несмотря на то, что искомые зависимости не предсказывались на основании какой-либо из существовавших теорий. Они ставились в расчете, что при любом результате опыта, особенно при положительном (т. е. при обнаружении какой-нибудь из этих зависимостей), опыт мог явиться толчком для дальнейшей разработки теории тяготения. Другая часть опытов базировалась на теориях, которые являлись дискуссионными и результаты опытов могли подтвердить или опровергнуть ту или иную теорию. Ho поскольку каждый из опытов имеет ограниченную точность, постольку и то или иное утверждение, выведенное на основании опыта, верно с определенной точностью. Некоторые из опытов были проведены с современной точки
138
ДРУГИЕ ОПЫТЫ
[гл. IV
зрения не на высоком ^техническом уровне и имеют вследствие этого низкую относительную точность. Поэтому повторение, по крайней мере части из них, представляет определенный интерес.
Зависимость постоянной тяготения от состава взаимопритягиваю-щихся масс. Впервые попытку обнаружить эту зависимость предпринял еще сам Ньютон. С этой целью он провел измерение периода колебания маятника, чечевица которого была то деревянной, то латунной. Оказалось, что с точностью до 10“3 нет различия в притяжении Землей чечевицы маятника. Ньютон был твердо убежден, что сила тяготения зависит только от величины массы, но не от состава притягивающихся тел. Опыты Ньютона были повторены Бесселем с относительной точностью 1,6-IO-5. Позже к ним возвращались многие экспериментаторы.
Пойнтинг и Грей [83] с помощью крутильных весов пытались обнаружить изменения притяжения двух кусков кварца при различных их ориентациях. Аналогичные опыты позднее осуществил с исландским пшатом А. Маккензи [73]. Взвешивание кристаллов, по-разному ориентированных в гравитационном поле Земли, произвел Хейл [57]. Л. Созернс [93] провел опыты по обнаружению изменения тяготения между радиоактивными массами. Во всех этих опытах, в одних с большей, в других с меньшей точностью, изменение постоянной тяготения обнаружено не было. В последнее время были осуществлены эксперименты по проверке возможного существования спиновой анизотропии гравитации для тел с поляризованными ядрами, которые показали, что в пределах точности опытов такой зависимости нет [5].
