Физика на ладони. Об устройстве Вселенной – просто и понятно - стр. 74

Мимоходом заметим, что поскольку Земля зимой ближе к Солнцу Северным полушарием, а летом – Южным, то в Южном полушарии времена года должны были быть более ярко выражены (более жаркое лето и более холодная зима). В действительности присутствие в Южном полушарии океанических масс играет большую роль в смягчении климата.

Движение планет вокруг Солнца также помогает лучше понять некоторые аспекты сохранения момента импульса.

Увеличение скорости движения планеты при ее приближении к Солнцу очевидно: его вызывает гравитация. Но из-за инертности планеты вектор этого увеличения скорости перпендикулярен направлению к Солнцу (➙ рис. 6.9): сравнивая афелий и перигелий, мы замечаем, что гравитация не вызывает никакого увеличения скорости в направлении к Солнцу, несмотря на то что она направлена в его сторону.

Мы видим, что радиальная сила (направленная к оси вращения) вызывает увеличение скорости в перпендикулярном направлении (ускорение вращения). Мы уже заметили это на примере с фигуристом, но пример с планетами помогает лучше понять, как возникает это явление.

Далее в этой главе мы придем к тем же выводам, когда будем рассматривать гироскопический эффект.

Неизбежное отдаление Луны

Теперь рассмотрим другое проявление сохранения момента импульса на примере системы Земля – Луна. Мы уже видели, что Луна действует на Землю с помощью приливных сил, которые, в частности, проявляются в океанах. Мы также видели, что это приводит к значительным последствиям: замедлению вращения Земли вокруг своей оси.

Замедляя вращение, Земля утрачивает момент импульса (в дальнейшем мы будем говорить о моменте относительно центра Земли). Однако Солнце суммарно не оказывает никакой силы на систему Земля – Луна, то есть момент импульса системы Земля – Луна должен сохраняться.

На практике Луна, замедляя вращение Земли, понемногу удаляется от нее: так ее момент импульса понемногу нарастает, а у Земли уменьшается. Таким образом, скорость Луны ν уменьшается, а ее расстояние до Земли l увеличивается. В конечном итоге момент импульса ее оборота mνl (где l – масса Луны) все-таки увеличивается.

То есть Луна, рожденная от столкновения некоего тела с Землей, в самом начале была гораздо ближе к Земле: сегодня она отдаляется по нескольку сантиметров в год. Через 10 миллионов лет Луна отдалится на несколько сотен километров. Во времена динозавров Луна на небе выглядела чуть больше.

Неустойчивое равновесие юлы без вращения

Поставим юлу вертикально в точку О, не вращая ее. Если мы ее отпустим, она упадет набок.