אנו חיים על כדור הארץ, אנו נעים על פני השטח שלו, כאילו על קצהו של איזה צוק סלעי המתנשא מעל תהום ללא תחתית. אנחנו נשמרים על קצה התהום רק על ידי מה שמשפיע עלינו. כוח המשיכה של כדור הארץ; אנחנו לא נופלים משטח כדור הארץ רק בגלל שיש לנו, כמו שאומרים, משקל מסוים. היינו עפים מיידית מה"צוק" הזה וטסים במהירות אל תהום החלל אם כוח הכובד של הפלנטה שלנו יפסיק לפעול פתאום. היינו ממהרים בלי סוף בתהום של המרחב העולמי, בלי לדעת לא למעלה ולא למטה.
תנועת כדור הארץ
שֶׁלוֹ תנועה על פני כדור הארץגם אנחנו חייבים את זה לכוח המשיכה. אנחנו הולכים על כדור הארץ ומתגברים כל הזמן על ההתנגדות של הכוח הזה, מרגישים את פעולתו, כמו איזה עומס כבד על רגלינו. ה"עומס" הזה מורגש במיוחד בטיפוס על הר, כשצריך לגרור אותו, כמו איזשהו משקלים כבדים התלויים על הרגליים. זה לא פחות משפיע בצורה חדה על הירידה מההר, ומאלץ אותנו להאיץ את צעדינו.
כיוונים אלו - "מעלה" ו"למטה" - מסומנים לנו רק על ידי כוח המשיכה. בכל הנקודות על פני כדור הארץ הוא מופנה כמעט למרכז כדור הארץ. לכן, המושגים של "תחתית" ו"עליון" יהיו מנוגדים באופן קוטר עבור מה שנקרא אנטיפודים, כלומר אנשים החיים על חלקים מנוגדים בתכלית של פני כדור הארץ. למשל, הכיוון שעבור המתגוררים במוסקבה מראה "למטה", עבור תושבי טיירה דל פואגו מופיע "מעלה". כיוונים המראים "למטה" עבור אנשים בקוטב ובקו המשווה יוצרים זווית ישרה; הם מאונכים זה לזה.
מחוץ לכדור הארץ, כאשר מתרחקים ממנו, כוח הכבידה פוחת, שכן כוח המשיכה פוחת (כוח המשיכה של כדור הארץ, כמו זה של כל גוף עולמי אחר, משתרע למרחקים בלתי מוגבלים בחלל) והכוח הצנטריפוגלי גדל. , מה שמפחית את כוח הכבידה. לכן, ככל שנרים מטען כלשהו, למשל, בבלון, כך העומס הזה ישקול פחות.
הכוח הצנטריפוגלי של כדור הארץ
עקב סיבוב יומי, כוח צנטריפוגלי של כדור הארץ. כוח זה פועל בכל מקום על פני כדור הארץ בכיוון הניצב לציר כדור הארץ והרחק ממנו. כח צנטריפוגליקטן בהשוואה ל כוח משיכה. בקו המשווה הוא מגיע לערכו הגדול ביותר. אבל גם כאן, לפי החישובים של ניוטון, הכוח הצנטריפוגלי הוא רק 1/289 מכוח המשיכה. ככל שצפונה יותר מקו המשווה, הכוח הצנטריפוגלי קטן יותר. ממש בקוטב זה אפס.
באיזה גובה כח צנטריפוגלייגדל עד כדי כך שהוא יהיה שווה לכוח המשיכה, וכוח הכבידה יהפוך תחילה לאפס, ולאחר מכן, עם הגדלת המרחק מכדור הארץ, הוא יקבל ערך שלילי ויגדל ללא הרף, בהיותו מכוון. בכיוון ההפוך ביחס לכדור הארץ.
כוח משיכה
הכוח הנובע של המשיכה של כדור הארץ והכוח הצנטריפוגלי נקרא כוח משיכה. כוח הכבידה בכל הנקודות על פני כדור הארץ יהיה זהה אם הכדור המדויק והסדיר שלנו, אם המסה שלו הייתה באותה צפיפות בכל מקום, ולבסוף, אם לא היה סיבוב יומי סביב הציר.
אבל, מכיוון שכדור הארץ שלנו אינו כדור רגיל, אינו מורכב בכל חלקיו מסלעים בעלי אותה צפיפות ומסתובב כל הזמן, אז, לכן, כוח הכבידה בכל נקודה על פני כדור הארץ שונה במקצת.
לכן, בכל נקודה על פני כדור הארץ גודל הכבידה תלוי בגודל הכוח הצנטריפוגלי, המפחית את כוח המשיכה, בצפיפות סלעי האדמה ובמרחק ממרכז כדור הארץ. ככל שהמרחק הזה גדול יותר, כוח המשיכה קטן יותר. הרדיוסים של כדור הארץ, שבקצה אחד, כביכול, נחים על קו המשווה של כדור הארץ, הם הגדולים ביותר. הרדיוסים שקצה הקוטב הצפוני או הדרומי שלהם הם הקטנים ביותר. לכן, לכל הגופים בקו המשווה יש פחות כוח משיכה (פחות משקל) מאשר בקוטב.
ידוע ש כוח הכבידה גדול יותר בקוטב מאשר בקו המשווה ב-1/289.
ניתן למצוא את ההבדל הזה בכוח המשיכה של אותם גופים בקו המשווה ובקוטב על ידי שקילתם במאזן קפיץ. אם נשקול גופים על מאזניים עם משקולות, אז לא נשים לב להבדל הזה. המאזן יראה את אותו משקל הן בקוטב והן בקו המשווה; גם המשקולות, כמו הגופים הנשקלים, ישתנו, כמובן, במשקל.
נניח שספינה עם מטען שוקלת באזורי הקוטב, ליד הקוטב, כ-289 אלף טון. בהגעה לנמלים הסמוכים לקו המשווה, ספינה עם מטען תשקול רק כ-288,000 טון. כך, בקו המשווה, איבדה הספינה כאלף טון ממשקלה.
כל הגופים נשמרים על פני כדור הארץ רק בשל העובדה שכוח הכבידה פועל עליהם. בבוקר, כשאתה קם מהמיטה, אתה יכול להוריד את הרגליים לרצפה רק בגלל שהכוח הזה מושך אותן למטה.
כוח הכבידה בתוך כדור הארץ
בוא נראה איך זה משתנה כוח הכבידה בתוך כדור הארץ. ככל שאנו נכנסים לעומק כדור הארץ, כוח הכבידה גדל ללא הרף עד לעומק מסוים. בעומק של כאלף קילומטר, כוח הכבידה יהיה בעל ערך מרבי (הגדול ביותר) והוא יגדל בהשוואה לערכו הממוצע על פני כדור הארץ (9.81 מ' לשנייה) בכחמישה אחוזים. עם העמקה נוספת, כוח הכבידה יקטן ברציפות ובמרכז כדור הארץ יהיה שווה לאפס.
הנחות לגבי סיבוב כדור הארץ
שֶׁלָנוּ כדור הארץ מסתובבעושה מהפכה שלמה על צירו תוך 24 שעות. ידוע שהכוח הצנטריפוגלי גדל ביחס לריבוע המהירות הזוויתית.
לכן, אם כדור הארץ יאיץ את סיבובו סביב צירו פי 17, אז הכוח הצנטריפוגלי יגדל פי 17 בריבוע, כלומר פי 289. בתנאים רגילים, כאמור לעיל, הכוח הצנטריפוגלי בקו המשווה הוא 1/289 מכוח הכבידה. עם עלייה פי 17 מכוח המשיכה והכוח הצנטריפוגלי נעשים שווים. כוח הכבידה - התוצאה של שני הכוחות הללו - עם עלייה כזו במהירות הסיבוב הצירי של כדור הארץ יהיה שווה לאפס.
מהירות סיבוב זו של כדור הארץ סביב צירו נקראת קריטית, שכן במהירות כזו של סיבוב של כוכב הלכת שלנו כל הגופים בקו המשווה יאבדו ממשקלם. משך היום במקרה קריטי זה יהיה כשעה ו-25 דקות. עם האצה נוספת של סיבוב כדור הארץ, כל הגופים (בעיקר בקו המשווה) יאבדו תחילה ממשקלם, ולאחר מכן ייזרקו לחלל על ידי הכוח הצנטריפוגלי, וכדור הארץ עצמו ייקרע על ידי אותו כוח.
המסקנה שלנו תהיה נכונה אם כדור הארץ היה גוף נוקשה לחלוטין, וכאשר מאיץ את תנועתו הסיבובית, לא ישנה את צורתו, במילים אחרות, אם רדיוס קו המשווה של כדור הארץ ישמור על ערכו. אבל ידוע שעם האצת סיבוב כדור הארץ, פני השטח שלו יצטרכו לעבור עיוות מסוים: הוא יתחיל להתכווץ לכיוון הקטבים ולהתרחב לכיוון קו המשווה; הוא יקבל מראה שטוח יותר ויותר. אורך רדיוס קו המשווה של כדור הארץ יתחיל אז לגדול ובכך יגדיל את הכוח הצנטריפוגלי.
לפיכך, הגופים בקו המשווה יאבדו ממשקלם לפני שמהירות הסיבוב של כדור הארץ תגדל פי 17, והקטסטרופה עם כדור הארץ תגיע לפני שהיום יקטין את משכו לשעה ו-25 דקות. במילים אחרות, המהירות הקריטית של סיבוב כדור הארץ תהיה מעט פחותה, והאורך המרבי של היום יהיה קצת יותר ארוך.
דמיינו נפשית שמהירות הסיבוב של כדור הארץ, בגלל כמה סיבות לא ידועות, תתקרב לזו הקריטית. מה יהיה אז על תושבי כדור הארץ?
קודם כל, בכל מקום על פני כדור הארץ יום יהיה, למשל, כשעתיים או שלוש. יום ולילה ישתנו קלידוסקופית במהירות. השמש, כמו בפלנטריום, תנוע מהר מאוד על פני השמים, וברגע שתתעוררו ותשטפו את עצמכם, היא כבר תיעלם מאחורי האופק, והלילה יבוא להחליף אותה. אנשים כבר לא ינווטו במדויק בזמן. אף אחד לא יידע באיזה יום בחודש זה ואיזה יום בשבוע. חיי אדם רגילים יהיו לא מאורגנים.
שעוני מטוטלת יאטו ואז יעצרו בכל מקום. הם הולכים כי כוח הכבידה פועל עליהם. ואכן, בחיי היומיום שלנו, כשה"הולכים" מתחילים לפגר או למהר, אז יש צורך לקצר או להאריך את המטוטלת שלהם, או אפילו לתלות משקל נוסף על המטוטלת.
גופים בקו המשווה יאבדו ממשקלם. בתנאים דמיוניים אלה יהיה קל להרים גופים כבדים מאוד. זה לא יהיה קשה לתפוס סוס, פיל, או אפילו להרים בית שלם. הציפורים יאבדו את יכולתן לנחות. הנה להקת דרורים שמסתובבת מעל שוקת עם מים. הם מצייצים בקול רם, אך אינם מסוגלים לרדת. חופן תבואה שהושלך על ידו היה תלוי מעל כדור הארץ בגרגירים נפרדים.
תן, עוד יותר, מהירות הסיבוב של כדור הארץ מתקרבת יותר ויותר לזו הקריטית. הפלנטה שלנו מעוותת מאוד ומקבלת מראה יותר ויותר שטוח. הוא משולה לקרוסלה המסתובבת במהירות ומאיים לזרוק את יושביה.
הנהרות יפסיקו לזרום. הם יהיו ביצות ארוכות עומדות. ספינות אוקיינוס ענקיות בקושי יגעו בקרקעיתן בפני המים, צוללות לא יוכלו לצלול למעמקי הים, דגים ובעלי חיים ימיים ישחו על פני הים והאוקיינוסים, הם לא יוכלו יותר להסתתר במעמקי הים. מלחים לא יוכלו עוד לעגון, הם לא יהיו בעלי הגה של ספינותיהם, ספינות גדולות וקטנות יעמדו ללא תנועה.
הנה עוד תמונה דמיונית.
רכבת נוסעים עומדת בתחנה. השריקה כבר נשרה; הרכבת חייבת לצאת. הנהג נקט בכל האמצעים הנדרשים. הסטוקר זורק בנדיבות פחם לתוך התנור. ניצוצות גדולים עפים מארובה של קטר קיטור. הגלגלים מסתובבים נואשות. אבל הקטר עומד במקום. גלגליו אינם נוגעים במסילות ואין ביניהם חיכוך. יגיע הרגע שבו אנשים לא יוכלו לרדת לרצפה; הם יידבקו כמו זבובים לתקרה.
תן למהירות הסיבוב של כדור הארץ להמשיך לעלות. הכוח הצנטריפוגלי עדיף בגודלו יותר ויותר מכוח המשיכה... אז אנשים, בעלי חיים, כלי בית, בתים, כל העצמים על פני כדור הארץ, כל עולם החי שלו יושלך לחלל העולם.
יבשת אוסטרליה תיפרד מכדור הארץ ותתלוי בחלל כמו ענן שחור ענק. אפריקה תעוף אל מעמקי התהום השקטה, הרחק מכדור הארץ. מי האוקיינוס ההודי יהפכו למספר עצום של טיפות כדוריות וגם יעופו למרחקים ללא גבול. הים התיכון, לפני שהספיק להפוך להצטברות ענק של טיפות, ייפרד מהקרקעית על כל עובי המים שלו, שלאורכם ניתן יהיה לעבור בחופשיות מנאפולי לאלג'יר.
לבסוף, מהירות הסיבוב תגדל כל כך, הכוח הצנטריפוגלי יגדל עד כדי כך שכל כדור הארץ ייקרע לגזרים.
עם זאת, גם זה לא יכול לקרות. מהירות סיבוב כדור הארץ, כפי שאמרנו לעיל, אינה עולה, אלא להיפך, היא אפילו יורדת מעט - אולם היא כה קטנה, שכפי שאנו כבר יודעים, בעוד 50 אלף שנה משך היום גדל. בשנייה אחת בלבד. במילים אחרות, כדור הארץ מסתובב כעת במהירות כזו הנחוצה כדי שהצומח והחי של הפלנטה שלנו ישגשגו תחת קרני השמש הקלוריות ומעניקות חיים במשך אלפי שנים.
ערך חיכוך
בוא נראה עכשיו מה חיכוך משנהומה היה קורה אם זה לא היה שם. ידוע כי לחיכוך השפעה מזיקה על הבגדים שלנו: המעילים נשחקים תחילה את השרוולים, ומגפיים את הסוליות, שכן השרוולים והסוליות חשופים ביותר לחיכוך. אבל תארו לעצמכם לרגע שפני השטח של הפלנטה שלנו היו, כביכול, מלוטשים היטב, חלקים לחלוטין, והאפשרות של חיכוך תישלל. האם נוכל ללכת על משטח כזה? ברור שלא.
כולם יודעים שגם על קרח ועל רצפה משופשפת קשה מאוד ללכת וצריך להיזהר לא ליפול. אבל לפני השטח של הקרח והרצפה המשופפת עדיין יש חיכוך מסוים.
אם כוח החיכוך ייעלם על פני כדור הארץ, אז כאוס בל יתואר ישלוט לנצח על הפלנטה שלנו. אם לא יהיה חיכוך, הים ישתולל לנצח והסערה לעולם לא תשכך. טורנדו חול לא יפסיקו לתלות מעל כדור הארץ, והרוח תנשב ללא הרף. הצלילים המלודיים של הפסנתר, הכינור והשאגה הנוראה של חיות טורפות יתערבבו ויתפשטו בלי סוף באוויר.
בהיעדר חיכוך, גוף בתנועה לעולם לא יפסיק. על פני כדור הארץ חלקים לחלוטין, גופים וחפצים שונים יתערבבו לנצח במגוון רחב של כיוונים. מגוחך וטרגי יהיה עולם כדור הארץ, אם לא היו חיכוכים ומשיכה של כדור הארץ.
