Старый добрый маятник

Кадр 1

СТАРЫЙ ДОБРЫЙ МАЯТНИК

Кадр 2

Маятник—один из наиболее простых приборов, но именно с его помощью человеку удалось проникнуть во многие тайны природы.

Кадр 3

Про часы и о часах

Кадр 4

До середины XVII века все известные конструкции часов — солнечные, водяные, песочные, механические — были весьма неточны. Потому что не было известно такое механическое явление, которое повторялось бы регулярно, через одно и то же время. Первым обнаружил такое явление знаменитый Галилео Галилей.

Кадр 5

В 1583 году Галилей обратил внимание, как равномерно качается люстра под потолком Пизанского собора. Проверив неизменность качаний, он впервые открыл эффект маятника: время колебаний постоянно и не зависит от размаха качаний.

Кадр 6

Эффект маятника Галилей предложил использовать для часов нового типа — маятниковых. В 1638 году он описал их в своей знаменитой книге «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых отраслей науки, относящихся к механике и местному движению».

Кадр 7

Но воплотить в жизнь принцип маятниковых часов смог лишь ученик Галилея голландский ученый Христиан Гюйгенс. Он опроверг утверждение о неизменности времени качаний и нашел способ обойти это препятствие.

Кадр 8

Молодой ученый создал анкерный, или якорный, механизм, который обеспечивал равномерность хода маятника. За это замечательное изобретение Гюйгенса назвали «гениальным часовым мастером всех времен».

Кадр 9

Отныне эти часы не только стали одним из главных приборов для измерения времени, но и нашли широкое применение в астрономии, физике, химии, морском деле.

Кадр 10

Три столетия маятниковые часы служат людям, которые порой даже не знают имени их создателя. Мастера в разных странах создавали все новые варианты таких часов — подлинные произведения искусства.

Кадр 11

Улучились и чисто технические характеристики часов. Так, эти немецкие часы, снабженные крутильным маятником, могли ходить без дополнительного подзавода до 400 суток.

Кадр 12

В России маятниковые часы изготовлялись признанными мастерами точной механики. Так, именно удивительные часы стали одним из славных деяний знаменитого Ивана Кулибина.

Кадр 13

Особо ценилось искусство изготовления башенных часов, которые вот уже в течение столетий показывают точное время. Многие башенные часы стали неотъемлемой частью знаменитых архитектурных памятников.

Кадр 14

Самые точные маятниковые часы были созданы в 1950-х годах советским инженером Феодосием Федченко. Точность хода отдельных их образцов достигала 2—3 десятитысячных долей секунды за сутки. Астрономические часы Федченко. Механизм астрономических часов Федченко.

Кадр 15

Но двадцатый век уже принес в измерение времени свои новые идеи. Появились кварцевые и атомные часы. Точность их хода в 10, в 100, в 1000 раз выше, чем у механических маятниковых. Эра маятника в измерении точного времени уже подходила к концу, но …

Кадр 16

Прислушайтесь к землетрясению

Кадр 17

С древнейших времен маятник применяется в сейсмологии. Древнекитайский ученый Чжан Хэн изобрел первый прибор для регистрации подземных толчков еще в 132 году до н.э. Невероятно, но на протяжении двух тысяч лет был и остается один и тот же способ регистрации землетрясений — с помощью маятниковых приборов.

Кадр 18

Причем маятниковые сейсмографы — до сих пор единственные приборы, регистрирующие землетрясения, которые, увы, совсем не редкость в нашей жизни. Вот как выглядит карта основных очагов крупных сейсмических толчков в наши дни.

Кадр 19

М. Горький в 1908 году оказался очевидцем землетрясения в итальянском городе Мессина: «Земля волнуется, как море, сбрасывая с груди своей дворцы, лачуги, храмы, казармы, тюрьмы, школы, каждым содроганием уничтожая сотни и тысячи женщин, детей, богатых и бедных, неграмотных и ученых, верующих в бога и отрицающих его…»

Кадр 20

А в это время в России, в 2600 километрах от Мессины, в здании Пулковской обсерватории сейсмографы—маятниковые приборы для записи далеких и близких подземных толчков — бесстрастно зафиксировали сейсмограммы этого землетрясения.

Кадр 21

«Сейсмограммы от этих приборов дали нечто невиданное до сих пор по отчетливости записи и той ясности, с какой землетрясение расчленялось на отдельные фазы, соответствующие приходу различных типов сейсмических волн». Член-корреспондент АН СССР П. М. Никифоров. Подлинная сейсмограмма мессинского землетрясения.

Кадр 22

«Можно уподобить всякое землетрясение фонарю, который зажигается на короткое время и освещает нам внутренность Земли, позволяя рассмотреть то, что там происходит», — говорил еще в начале нашего века основоположник русской сейсмологии и создатель многих типов сейсмографов академик Борис Борисович Голицын.

Кадр 23

Сейсмографы системы Голицына (прекрасная вещь!) по сей день на вооружении науки — так оценивают сегодня изобретения Б. Б. Голицына писатели и ученые.

Кадр 24

По проекту Б. Б. Голицына в России была организована сейсмическая служба, которая сегодня состоит из 200 сейсмических станций. Они круглосуточно «прослушивают» земную кору, выявляют все близкие и далекие подземные толчки, а также ядерные испытания.

Кадр 25

Сейсмографы были доставлены также на Луну и Марс. На Луне они выявили до 2000 «лунотрясений» за год. На Марсе зафиксировано пока что лишь одно «марсотрясение».

Кадр 26

Сейсмические методы нашли широкое применение в прикладной геологии при поиске полезных ископаемых. При этом сейсмографы измеряют скорости прохождения через грунт колебаний, искусственно вызываемых взрывами малой мощности.

Кадр 27

Измеряя силу тяжести

Кадр 28

Великий Ньютон в 1687 году провел опыты с маятниками, сделанными из золота, серебра, свинца, стекла, песка, дерева. Они имели одинаковое время качаний. Эти данные ученый использовал как обоснование закона всемирного тяготения в книге «Математические начала натуральной философии».

Кадр 29

В этой книге есть объяснение еще одного явления, связанного с силой земного тяготения. В Южной Америке маятниковые часы всегда отставали от таких же часов во Франции на 4 минуты. Ньютон объяснил этот парадокс тем, что Земля сплюснута у полюсов, а значит, и сила тяжести в разных ее точках разная.

Кадр 30

Последующие исследования полностью подтвердили этот вывод. Сила тяжести действительно закономерно меняется — плавно убывает от полюса к экватору. Это обстоятельство обусловило использование маятника в гравиметрии — измерении силы тяготения Земли в различных ее точках.

Кадр 31

Сила земного тяготения интересовала и Михаила Васильевича Ломоносова. Он, в частности, разработал проект «Большого» маятника для нахождения изменений силы тяжести в разных местах.

Кадр 32

Сегодня гравиметрия Земли, выполняемая с помощью маятниковых приборов, выявляет различные аномалии силы тяжести. Как оказалось, эти аномалии связаны с залеганием более и менее плотных слоев земных недр, в том числе и полезных ископаемых.

Кадр 33

В довоенные годы в СССР с помощью маятниковой гравиметрической съемки была исследована Курская магнитная аномалия, найдены основные месторождения металлических руд, минералов, нефти и газа.

Кадр 34

В 20-30-е годы в целях геологической разведки полезных ископаемых вся территория СССР была покрыта сетью опорных гравиметрических пунктов. Маятниковые приборы сослужили хорошую службу. Но к концу 40-х годов им на смену пришли более современные гравиметры.

Кадр 35

Но и сегодня в отдельных случаях маятниковые гравиметры по-прежнему незаменимы. Их, например, используют для выбора точек запуска космических ракет, для планирования строительства будущих космодромов.

Кадр 36

В небесах, на суше и на море

Кадр 37

Первым прибором, прямо доказавшим факт вращения Земли вокруг своей оси, оказался маятник. Опыт с ним впервые поставил французский ученый Леон Фуко в 1851 году в парижском Пантеоне. При качании наполненного песком маятника с отверстием на полу остается песочная дорожка. Поскольку качания очень медленные, в промежутке между ними Земля успевает повернуться. И дорожки на полу ложатся под небольшимими углами друг к другу.

Кадр 38

А в 1852 году Леон Фуко доказал факт вращения Земли еще одним способом. Открытый им гироскоп—прибор, основанный на принципе быстро вращающегося волчка,—оказался, обладает устойчивостью. Его ось вращения сохраняет в пространстве свое положение, несмотря на то, что Земля под ним поворачивается.

Кадр 39

Сочетание гироскопа и маятника позволило создать новый прибор — гирокомпас. В отличие от магнитного, новый компас более устойчив к качке, не реагирует на железные предметы, не чувствует местные магнитные аномалии и, кроме того, указывает точно на географический полюс. Благодаря этим достоинствам гирокомпасы нашли широкое применение в морском флоте.

Кадр 40

В условиях полета любому самолету необходим прибор искусственного горизонта. Такой «авиагоризонт» позволяет вести самолет в плохую погоду и ночью, когда не видны никакие ориентиры. В основе конструкции — сочетание гироскопа и маятника.

Кадр 41

Следующий шаг—использование одновременно двух гироскопов—позволил создать простейший «автопилот», который правильнее называть гиропилотом. С его помощью самолет автоматически может не только поддерживать горизонтальный полет, но и совершать подъем, спуск, повороты, что особенно важно при отсутствии видимости. Схема современного автопилота.

Кадр 42

На современных кораблях так же используются приборы, по-прежнему совмещающие гироскоп и маятник, но оснащенные уже электроникой. Например, гирозимуткомпас «Вега» позволяет определить как уровень горизонта, так и направления по странам света.

Кадр 43

Гирокомпас—сочетание маятника и волчка—гироскопа исправно служит и на земле. С его помощью устанавливают точное направление шахт тоннелей метро, улиц. Он же помогает правильно поставить навигационное оборудование в аэропорту, в точках пуска ракет.

Кадр 44

Маятник — такой простой и изящный прибор. Вот уже много веков он служит человеку. И каждая следующая эпоха в развитии техники дает ему возможность проявить себя с новой стороны и приносить пользу. Поэтому можно с уверенностью предполагать, что время маятника еще отнюдь не истекло…

Кадр 45

Автор С. САМОЙЛОВ Консультант Л. ТЕУШ Съемка А. ПАВЛОВА Художник-оформитель Т. НОСКОВА Редактор Н. ГОСТЮШЕВА Д-127-90 ©Студия «Диафильм» Госкино СССР, 1990 г. 103062, Москва, Старосадский пер., 7

Кадр 46

Добрій гений цивилиза.