Невідома сила тяжіння
Як завжди буває після встановлення раніше невідомих законів природи, у величезному світі навколо нас стали виявлятися великі і маленькі явища, які легко пояснюються і передбачаються на основі відкриттів Ньютона.
Сучасник і друг Ньютона астроном Едмунд Галлей відразу ж застосував закон всесвітнього тяжіння для розрахунку орбіти дуже яскравої комети, що носить з тих пір його ім'я. Комета Галлея, як виявилося, робить повний оборот навколо Сонця по еліптичній орбіті за 76 років; її чергове поява в околицях Землі спостерігалося в 1986 році.
Користуючись розрахунками за формулою Ньютона, астрономи наступних поколінь знаходили нові невидимі супутники планет. Як правило, це відбувалося після того, як в обчисленнях виявлялося, що для існування орбіти планети, що спостерігається в телескопи, «не вистачає» тяжіння з будь-якої зі сторін. Розрахунки дозволяли передбачити масу супутника, що змушує планету відхилятися від тієї теоретичної орбіти, яка у неї була б, якби супутника не існувало ...
Закони руху тіл, сформульовані Ньютоном, показали, яке велике в нашому житті вплив інерції, яка визначається насамперед масою тіла, і сили тертя, що зупиняє врешті-решт будь-який рух.
Дотепність, простота і витонченість відрізняли досліди Генрі Кавендііш. На малюнку - ваги Кавендііш, придумані ним для вимірювання сили тяжіння тіл один до одного.
Автомобіль продовжує рухатися за інерцією, навіть коли вимкнений двигун, але через якийсь час припиняє плавне переміщення і встає нерухомо - тертя візерункових шин про шорсткий асфальт змушує його це зробити. Раптово гальмує потяг, і ми мимоволі нахиляється вперед - наше тіло за інерцією ще рухається. Ковзаняр швидко ковзає по льоду - тертя між ковзанами і льодом дуже мало і майже не заважає його руху. При ожеледиці тротуари і мостові посипають піском, щоб збільшити силу тертя і вберегти нас від падінь, а автомобілі - від зіткнень.
Небезпечний атракціон в цирку - «мертву петлю» велосипедиста або проїзд мотоцикліста по бічних вертикальних стінок величезної прозорої круглої «бочки» - легко зробити безпечним, правильно розрахувавши за законами Ньютона необхідну швидкість і масу велосипеда і мотоцикла.
Ми можемо розкрутити над головою на довгому шнурку дитяче відерце, наповнене до країв водою, - і вода не виллється, притиснута до дна відерця силою, яку можна дізнатися, користуючись формулами законів Ньютона.
гравітаційна стала
Для багатьох з цих розрахунків, особливо тих, що відносяться до рухів в «небесах», має велике значення знання гравітаційної постійної в законі всесвітнього тяжіння.
Яке ж було здивування вчених, коли в 1873-1879 роках, розбираючи архів великого мовчальника, Джеймс Максвелл, тодішній директор Кавендішської лабораторії, виявив, що Кавендіш прийшов до встановлення законів Кулона і Ома, які відіграли величезну роль у вивченні електрики, за багато років до їх «офіційного» відкриття!
Як природні і красиві багато видів руху, наприклад плавні повільні поклони, вальси, хороводи, в яких пливуть різнокольорові хмари-сукні.
Гравітаційну постійну Кавендіш визначив з закручування тонкої і міцної нитки, до якої було підвішено легке коромисло з маленькими грузиками на плечах. Важки притягувалися двома важкими сферами зі свинцю масою по 50 кілограмів кожна. Прилад був укладений в непроникну для повітря камеру, і спостереження за рухом важків велося через оптичні зорові труби, вставлені в стінки камери.
Досвід Кавендіша можна спростити, підвісивши над свинцевим кулею круглу скляну колбу, наповнену ртуттю. Колбочка попередньо врівноважується на звичайних вагах за допомогою точних гир і важків. Відхилення ваг після зближення колбочки зі свинцевим кулею буде дуже маленьким, але все ж його можна виявити.
Природно, що досліди з визначення гравітаційної постійної вимагають усіляких пересторог, виключення будь-яких сторонніх впливів. Адже дві кулі масою в одну тонну кожен, розташовані на відстані одного метра один від одного, притягуються з силою всього в 6,67 стотисячних часткою ньютона (ньютон - одиниця виміру сили, яка масі, що дорівнює одному кілограму, повідомляє прискорення в 1 м / с 2 ).
Ще складніше експерименти по визначенню гравітаційних хвиль.
Більшість вчених вважають, що в природі існують хвилі або частки, які переносять в просторі енергію тяжіння (адже повинна ж у чомусь матеріальному виражатися сила гравітації!), Але ці «носії», за розрахунками, виявляються настільки малі, що навіть за допомогою самої сучасної техніки вимірів - техніки XX століття - поки не вдається їх виявити ...
Антени, створювані в різних країнах світу для прийому гравітаційних хвиль з космосу, охолоджують за допомогою гелію до найнижчих температур, близьких до абсолютного нуля, щоб переміщення антен за рахунок теплового руху частинок не завадило б експерименту. В СРСР для таких дослідів створили антени з масивних кристалів штучного сапфіра, в США для цього намагаються використовувати алюмінієві циліндри масою 2,6 тонни, надійно ізольовані від сейсмічних коливань Землі, викликаних далекими землетрусами.
Будемо чекати обнадійливих звісток від дослідників самої, здавалося б, очевидної і самої невловимою сили в Природі - сили тяжіння.