Можна побоюватися, що більшості читачів уже набридли теоретичні міркування й вони зажадають навести конкретний приклад інерціальної системи в природі. Спробуймо виконати їхнє бажання, наскільки це можливо. Розглянемо конкретний приклад: чи є інерціальною системою Земля? Кожен школяр на це скаже: «Усі приклади, які вчитель фізики наводить на уроці, пояснюючи закони Ньютона, стосуються руху тіл на Землі. Я розумію це так, що рухи всіх тіл на Землі відбуваються за законами Ньютона. Тому Земля є інерціальною системою».
І все ж такий висновок не точний. Щоб переконатися в цьому, перенесімося подумки до паризького Пантеону, де 1851 р. демонстрував свій знаменитий дослід член Французької академії наук Леон Фуко.
До купола Пантеону підвішено 67-метровий трос, до якого прикріплено мідний вантаж вагою 28 кг. Цей гігантський маятник приводять у коливання. Уже після кількох коливань виявляється дивовижне явище: площина, в якій гойдається маятник, починає повільно обертатися. Чому? Фуко пояснив результат досліду обертанням Землі навколо своєї осі. Земля обертається, а площина гойдань маятника не змінюється — це й веде до обертання площини коливань маятника відносно земної поверхні. Ми цілком погодимося з цим поясненням, тільки висловимо його дещо інакше: Земля не є інерціальною системою. Площина коливань маятника обертається відносно Землі, однак неможливо виявити жодне тіло, яке було б джерелом сили, що спричиняє це обертання. У цьому випадку прискорення (обертання належить до прискорених рухів) відбувається без дії реальної сили. В інерціальних системах, де справедливі закони Ньютона, такі явища неможливі.
Землю можна вважати інерціальною системою лише приблизно; інакше кажучи, Землю ми можемо вважати інерціальною системою лише для опису таких процесів, на які її обертання практично не справляє помітного впливу. Переважна більшість явищ, що нас оточують, за своїм характером саме такі. Тому в практичному житті ми можемо сміливо застосовувати закони Ньютона до рухів на Землі.
Те, що Земля не є інерціальною системою, підтверджують і інші явища. 1802 р. в Гамбурзі провели дослід, у якому з висоти 76 м на землю падало важке тіло. При цьому виявилося, що тіло падало не точно в напрямку сили тяжіння, яка діяла на нього, а відхилялося майже на 1 см на схід. Пояснити це можна лише тим, що Земля — неінерціальна система.
1857 р. російський академік Карл Бер установив відомий закон підмивання річкового берега: у річок, що течуть уздовж меридіана в північній півкулі, правий берег високий, а лівий — низький, у південній півкулі навпаки — лівий берег високий, а правий — низький. Ця закономірність особливо виразно проявляється у великих річок. Високий правий берег мають Ніл, Об, Іртиш, Лена, Волга, Дунай, Дніпро, Дон та ін. Лівий берег вищий за правий у таких річок південної півкулі, як Парана й Парагвай. Пояснити це можна лише тим, що води річок, які течуть уздовж меридіанів, у північній півкулі зміщуються праворуч (у південній півкулі відповідно ліворуч), підмиваючи правий берег, а лівий берег, що утворюється з намитого піску, стає пологим.
Чому ж річки, що течуть уздовж меридіана, мають відхилятися вбік? З тієї самої причини, з якої обертається площина маятника й відхиляється тіло, що вільно падає. Географ відповість, що всі ці явища зумовлені обертанням Землі навколо своєї осі. Фізик же пояснить, що в цьому виражається неінерціальність Землі як тіла відліку. Земля обертається відносно інерціальних систем.
Знайти інерціальну систему в принципі нескладно: потрібно лише відшукати систему відліку, в якій закони Ньютона виконуються точно. Практично ж це зовсім не так просто. Інерціальною системою може бути лише система, пов'язана з вільним тілом. У природі ж, як уже зазначалося, немає вільних тіл; усі тіла взаємодіють з іншими тілами, хоча ця взаємодія може бути як завгодно малою. Тому не можна вказати в природі конкретної інерціальної системи, однак завжди можна знайти систему, яку під час вивчення даної проблеми з достатньою для практики точністю можна вважати інерціальною. Потрібну систему слід завжди обирати так, щоб зумовлені її неінерціальністю явища були меншими за похибку вимірювальних приладів, що використовуються. Як ми вже зазначали, під час опису» більшості земних рухів нашу планету цілком можна вважати інерціальною системою. У досліді Фуко, а також під час вивчення руху Землі інерціальну систему слід пов'язувати із Сонцем. Рух же Сонця можна описати в інерціальній системі, пов'язаній з навколишніми зорями (зорі при цьому вважаємо практично нерухомими), а під час вивчення обертання Галактики доводиться пов'язувати інерціальну систему з центром мас Галактики.
І все ж такий висновок не точний. Щоб переконатися в цьому, перенесімося подумки до паризького Пантеону, де 1851 р. демонстрував свій знаменитий дослід член Французької академії наук Леон Фуко.
До купола Пантеону підвішено 67-метровий трос, до якого прикріплено мідний вантаж вагою 28 кг. Цей гігантський маятник приводять у коливання. Уже після кількох коливань виявляється дивовижне явище: площина, в якій гойдається маятник, починає повільно обертатися. Чому? Фуко пояснив результат досліду обертанням Землі навколо своєї осі. Земля обертається, а площина гойдань маятника не змінюється — це й веде до обертання площини коливань маятника відносно земної поверхні. Ми цілком погодимося з цим поясненням, тільки висловимо його дещо інакше: Земля не є інерціальною системою. Площина коливань маятника обертається відносно Землі, однак неможливо виявити жодне тіло, яке було б джерелом сили, що спричиняє це обертання. У цьому випадку прискорення (обертання належить до прискорених рухів) відбувається без дії реальної сили. В інерціальних системах, де справедливі закони Ньютона, такі явища неможливі.
Землю можна вважати інерціальною системою лише приблизно; інакше кажучи, Землю ми можемо вважати інерціальною системою лише для опису таких процесів, на які її обертання практично не справляє помітного впливу. Переважна більшість явищ, що нас оточують, за своїм характером саме такі. Тому в практичному житті ми можемо сміливо застосовувати закони Ньютона до рухів на Землі.
Те, що Земля не є інерціальною системою, підтверджують і інші явища. 1802 р. в Гамбурзі провели дослід, у якому з висоти 76 м на землю падало важке тіло. При цьому виявилося, що тіло падало не точно в напрямку сили тяжіння, яка діяла на нього, а відхилялося майже на 1 см на схід. Пояснити це можна лише тим, що Земля — неінерціальна система.
1857 р. російський академік Карл Бер установив відомий закон підмивання річкового берега: у річок, що течуть уздовж меридіана в північній півкулі, правий берег високий, а лівий — низький, у південній півкулі навпаки — лівий берег високий, а правий — низький. Ця закономірність особливо виразно проявляється у великих річок. Високий правий берег мають Ніл, Об, Іртиш, Лена, Волга, Дунай, Дніпро, Дон та ін. Лівий берег вищий за правий у таких річок південної півкулі, як Парана й Парагвай. Пояснити це можна лише тим, що води річок, які течуть уздовж меридіанів, у північній півкулі зміщуються праворуч (у південній півкулі відповідно ліворуч), підмиваючи правий берег, а лівий берег, що утворюється з намитого піску, стає пологим.
Чому ж річки, що течуть уздовж меридіана, мають відхилятися вбік? З тієї самої причини, з якої обертається площина маятника й відхиляється тіло, що вільно падає. Географ відповість, що всі ці явища зумовлені обертанням Землі навколо своєї осі. Фізик же пояснить, що в цьому виражається неінерціальність Землі як тіла відліку. Земля обертається відносно інерціальних систем.
Знайти інерціальну систему в принципі нескладно: потрібно лише відшукати систему відліку, в якій закони Ньютона виконуються точно. Практично ж це зовсім не так просто. Інерціальною системою може бути лише система, пов'язана з вільним тілом. У природі ж, як уже зазначалося, немає вільних тіл; усі тіла взаємодіють з іншими тілами, хоча ця взаємодія може бути як завгодно малою. Тому не можна вказати в природі конкретної інерціальної системи, однак завжди можна знайти систему, яку під час вивчення даної проблеми з достатньою для практики точністю можна вважати інерціальною. Потрібну систему слід завжди обирати так, щоб зумовлені її неінерціальністю явища були меншими за похибку вимірювальних приладів, що використовуються. Як ми вже зазначали, під час опису» більшості земних рухів нашу планету цілком можна вважати інерціальною системою. У досліді Фуко, а також під час вивчення руху Землі інерціальну систему слід пов'язувати із Сонцем. Рух же Сонця можна описати в інерціальній системі, пов'язаній з навколишніми зорями (зорі при цьому вважаємо практично нерухомими), а під час вивчення обертання Галактики доводиться пов'язувати інерціальну систему з центром мас Галактики.