 |
Астронет: М. Е. Набоков Методика преподавания астрономии http://variable-stars.ru/db/msg/1174656/chapter6-7.html |
| << Предыдущая |
§ 46. Форма Земли и её вращение.
После того как учащиеся ознакомились с возможностью определения широты из наблюдений, учитель может перейти и к изложению вопроса об истинной форме Земли и определении её размеров. В этом вопросе вполне достаточно, чтобы учащиеся представляли только основы методов геодезии.
Приступая к изложению, следует кратко разъяснить, что представления о форме Земли развивались у разных народов в пределах их сведений о местах, которые они могли достигать, и в связи с окружающей природой. Так, у одних народов Земля считалась плоской (в степных или пустынных местностях) у других - выпуклой и плавающей в океане (в приморских странах). После такого вступления нетрудно будет разъяснить, что у древних греков с их сравнительно высокой культурой, мореплаванием и связями с другими народами впервые появилось представление о шарообразности Земли. При этом на ряде. географических карт можно продемонстрировать, как развивалось знание поверхности Земли в древности и как оно регрессировало во времена Средневековья в Европе, хотя в то же время у арабов продолжались работы по астрономии.
При изложении учения о шарообразности Земли учитель должен отделить вопрос об изолированности Земли от доказательств её шарообразности. Путешествие Магеллана, как и все другие кругосветные путешествия, доказывает лишь, что Землю можно объехать кругом - (т. е., что она изолирована в пространстве), но не доказывает её шарообразности.
Одним из убедительнейших доводов в пользу шарообразности Земли является форма земной тени во время лунных затмений (доказательство Аристотеля). Следует дать предварительные сведения о причине лунных затмений и привести это доказательство, указав, что когда бы и где бы затмение ни было наблюдаемо, всегда тень Земли круглая. Наглядно это полезно показать, получая тень от различных предметов, в том числе и шара, при разных их положениях.
Вступлением к доказательству шарообразности Земли должны служить факты: 1) невидимости нижних частей предметов на горизонте (что, в сущности, доказывает лишь один и тот же факт кривизны Земли) и 2) одинаковый кругообразный вид горизонта во всех местах на Земле.
Эти факты показывают, что Земля имеет форму, весьма близкую к шару, но не могут установить её точной формы. Знание истинной формы Земли, как известно, было получено из более точных наблюдений, произведённых на различных широтах. Поэтому при изложении этой части курса учитель должен разъяснить учащимся невозможность определения точной формы Земли только по указанным выше признакам.
Изложение следует начать с описания определения радиуса Земли Эратосфеном. Этот рассказ важен не только с исторической стороны, - он даёт учащимся представление о сущности самого метода и о принципиальной простоте его.
Чтобы дать представление о работах по измерению Земли, полезно заготовить карту обоих полушарий Земли с нанесёнными на ней линиями градусных измерений1. Такая карта наглядно покажет учащимся, насколько к настоящему времени многосторонне измерена Земля и как в этом отношении советская геодезия превзошла все другие геодезические работы и в длине промеренной дуги, и в скорости работы (дуга Красовского). Описание геодезических работ живо интересует учащихся, в связи с этим можно предложить тему для сочинения: "Как измерили Землю".
Известная трудность и, как кажется учащимся, даже и противоречие возникают в связи с тем, что, как показывают данные измерений, длина одного градуса около полюса больше, чем таковая же около экватора. Отсюда у .учащихся (простым решением по формуле дуги окружности) создаётся представление, что приполярные радиусы длиннее близэкваториальных, и выходит, что Земля вытянута по направлению оси вращения. Поэтому учителю приходится разъяснить в элементарном виде понятие радиуса кривизны, без которого (в явной или скрытой форме) нельзя обойтись при изложении вопроса о выяснении сжатия Земли.
Разъяснить вопрос о радиусе кривизны можно на модели. Для такого моделирования следует приготовить обруч из крепкой пружины и заранее вырезать из картона ряд кругов различных диаметров. Несколько сжав обруч и приставляя эти круги в соответствующих местах, можно пояснить, что одной и той же линейной длине дуги соответствуют в разных местах Земли различные радиусы.
Вывод о сжатии Земли, с указанием на работы Ф.Н. Красовского и А.А. Изотова, надо пояснить как с теоретической, так и с практической стороны, указав, что только знание истинной формы Земли позволяет построить географические карты с большой точностью. На примерах, производимых в СССР работ по строительству грандиозных гидроэлектростанций, водохранилищ, каналов и т. п., учитель хорошо может проиллюстрировать значение точности советских геодезических работ.
Изложение основ геодезии совершенно необходимо и вполне соответствует задаче политехнизации школы. Из предыдущего видно, что геодезические работы внутренне связаны с астрономией, и на это надо обратить внимание учащихся. При объяснении построения триангуляционной сети надо использовать знания школьниками построения треугольника по одной стороне и двум углам и привести весь процесс измерения расстояний к построению (можно дать и соответствующую задачу на дом). При этом, если было приведено понятие азимута, следует указать, что при триангуляции меряются азимуты геодезических сигналов - это покажет учащимся применение этого понятия.
Здесь следует изложить механические доказательства вращения Земли, которые могут быть объяснены на основе сведений по механике, уже имеющихся у школьников. В начале изложения этого вопроса достаточно привести два доказательства: маятник Фуко и отклонение падающих тел к востоку. Хотя знание основ механики и математики и облегчает учащимся понимание обоих доказательств, всё-таки надо обстоятельно остановиться на обосновании их, привести данные наблюдений и, если можно, показать действующую модель, а ещё лучше - подлинный маятник Фуко (см. § 33).
В наборе к центробежной машине обычно бывает так называемый "маятник Фуко". Следует иметь в виду, что это название, в сущности, неправильно. Маятник, которым производил Фуко свой первый опыт, имел специальное назначение - доказательство вращения Земли. Приспособление к центробежной машине - просто маятник для демонстрации сохранения плоскости качания. Демонстрацию его надо проводить, не вращая быстро колесо машины, а медленно поворачивая подставку (при быстром вращении неминуемо кручение нити и эллиптические колебания маятника).
Полного механического объяснения отклонения падающих тел к востоку учащимся не даётся. Достаточно на чертеже показать разницу длин дуг, проходимых точками на разном расстоянии от центра Земли. При этом следует указать на технические трудности постановки опыта и его результаты.
Доказательства вращения Земли дают основание учителю объяснить учащимся, что полюсы географических координат выбраны не произвольно, а в связи с фактом вращения Земли. Если бы Земля не вращалась, то один из полюсов координат можно было бы наметить в любом месте Земли и затем, найдя место второго, строить систему сферических координат.
Сжатие Земли, как известно, является одним из доказательств её вращения. Следует вкратце указать, что сжатие не обусловлено полужидким состоянием, но проявляется у всякого вращающегося тела, если оно не абсолютно твёрдое. Обычная демонстрация - вращение обручей.
1 См. Ф. Н. Красовский, Высшая геодезия, ч. II, стр. 446, 450, 456.
| << Предыдущая |