Рух небесних тіл під дією сил тяжіння
3. Відкриття Нептуна. Одним з яскравих прикладів досягнень науки, одним із свідчень необмеженої пізнаванності природи було відкриття планети Нептун за допомогою обчислень - «на кінчику пера».
Уран - планета, яку відкрив В. Гершель наприкінці XVIII ст. Вона йде за Сатурном, що багато століть вважався найвіддаленішою з планет. Уран важко побачити неозброєним оком. До 40-х років XIX ст. точні спостереження показали, що він ледь помітно відхиляється від того шляху, яким мав би рухатись з урахуван¬ням збурень з боку усіх відомих планет. Таким чином, теорія руху небесних тіл, настільки строга й точна, зазнала випробу¬вання.Левер'є (у Франції) та Адамс (в Англії) висловили припущен¬ня, що, оскільки збурення з боку відомих планет не пояснюють відхилення в русі Урана, значить, на нього діє притягання ще невідомого тіла. Вони майже одночасно обчислили, де за Ураном має бути невідоме тіло, яке своїм притяганням спричиняє ці від¬хилення. Учені обчислили орбіту невідомої планети, її масу і вка¬зали місце на небі, де в даний час вона мала знаходитись. Цю планету й було знайдено в телескоп у зазначеному місці в 1846 р. її назвали Нептуном. Планету не видно неозброєним оком. Отже, ця суперечність між теорією і практикою, яка, здавалось, підри¬вала авторитет матеріалістичної науки, привела до тріумфу.
4. Припливи. Під дією взаємного притягання частинок тіло намагається набути форми кулі. Тому форма Сонця, планет, їхніх супутників і зір близька до кулястої. Внаслідок обертання тіла (як ви знаєте з фізичних дослідів) сплющуються, стискаються вздовж осі обертання. Через це трохи сплюснута біля полюсів зем¬на куля, а найбільше сплюснуті Юпітер і Сатурн, які швидко обертаються.
Але форма планет може змінюватися і під дією сил їх взаємно¬го притягання. Кулясте тіло (планета) рухається в цілому під дією гравітаційного притягання іншого тіла так, ніби вся сила притягання прикладена до його центра. Проте деякі частини пла¬нети знаходяться на різній відстані від тіла, яке притягує, тому гравітаційне прискорення в них також неоднакове, то й спричи¬няє виникнення сил, які намагаються деформувати планету. Різ¬ниця прискорень, що виникають внаслідок притягання іншим ті¬лом, у даній точці й у центрі планети називається припливним прискоренням.
Як приклад розглянемо систему Земля - Місяць. Один і той самий елемент маси в центрі Землі притягатиметься Місяцем слаб¬ше, ніж на боці, зверненому до Місяця, і сильніше, ніж на проти¬лежному. Через це Земля, і насамперед її водна оболонка, злегка розтягується в обидва боки вздовж лінії, яка сполучає її з Міся¬цем. На малюнку 35 океан для наочності зображено так, ніби він покриває всю Землю. У точках, що лежать на лінії Земля - Місяць, рівень води найвищий - там припливи. Уздовж крута, площина якого перпендикулярна до напряму лінії Земля - Місяць і проходить через центр Землі, рівень води найнижчий - там від¬пливи. При добовому обертанні Землі в смугу припливів і відпливів послідовно потрапляють різні її місця. Легко зрозуміти, що за добу може бути два припливи і два відпливи.
Сонце також спричиняє на Землі припливи і відпливи, але че¬рез його велику віддаленість вони слабкіші, ніж місячні, і менш помітні.
З припливами переміщується величезна маса води. У наш час починають використовувати колосальну енергію води, яка бере участь у припливах, на берегах океанів і відкритих морів.
Вісь припливних виступів завжди має бути спрямована до Мі¬сяця. Обертаючись, Земля намагається повернути водяний при¬пливний виступ. Оскільки вона обертається навколо осі значно швидше, ніж Місяць навколо неї, то Місяць відтягує водяний горб до себе. Внаслідок цього виникає тертя між водою і твердим дном океану - так зване припливне тертя. Воно гальмує обер¬тання Землі, і доба з плином часу стає довшою (колись вона становила тільки 5-6 год). Сильні припливи, які спричиняє на Меркурії і Венері Сонце, очевидно, й зумовили їх украй повільне обертання навколо осі. Припливи, спричинені Землею, настільки загальмували обертання Місяця, що він завжди звернутий до Землі одним боком. Отже, припливи є важливим фактором еволю¬ції небесних тіл і Землі.
5. Маса і густина Землі. Закон всесвітнього тяжіння також дає змогу визначити одну з найважливіших характеристик небес¬них тіл - масу, зокрема масу нашої планети. Справді, за законом всесвітнього тяжіння прискорення вільного падіння
Отже, якщо відомі значення прискорення вільного падіння, граві¬таційної сталої і радіуса Землі, то можна визначити її масу.
Підставивши у згадану формулу значення g = 9,8 м/с2, G = 6,67- 10-11 Н • м2/кг2, RÅ = 6370 км, знаходимо, що маса Землі М = 6 • 1024 кг.
Знаючи масу та об'єм Землі, можна обчислити її середню гус¬тину. Вона становить 5,5 • 103 кг/м3. Але густина Землі з глиби¬ною зростає, і, за розрахунками, поблизу центра, в ядрі Землі, вона дорівнює 1,1 • 104 кг/м3. Густина з глибиною зростає внаслідок збільшення вмісту важких елементів, а також підвищення тиску.