Системы отсчёта
Понятие скорости играет большую роль в космической физике, и скорость же определённо является одной из излюбленных тем разговоров наших современников. Цифры, внушающие нам уважение, обычно остаются у нас в памяти.
В то время как мы в полном покое сидим за письменным столом и предаёмся размышлениям, нам и в голову не приходит, что в это же самое время весь дом стоит на карусели и пробегает 300 м/сек вследствие вращения Земли.
Мы также совсем не чувствуем, что Земля, кроме того, с головокружительной скоростью 30 км/сек несётся вокруг Солнца, а Солнце в свою очередь мчится вокруг центра Галактики. А есть ли вообще конец всему этому? Какая же скорость в этом случае является правильной?
Все сомнения на этот счёт сразу же устраняются, если при этом задуматься, что же вообще означает понятие скорости? Тут нельзя говорить ни о чём другом, как о перемещении одного тела относительно другого, принятого за неподвижный фон, за систему отсчёта, которую мы рассматриваем как неподвижную.
Абсолютного движения не существует, оно всегда происходит только по отношению к какому-нибудь другому предмету. Так, Луна медленно перемещается по небосводу от точки своего восхода до точки заката в то время, как Землю мы принимаем за неподвижную систему отсчета.
Но в некоторые ночи кажется, что Луна мчится сквозь облака, как будто гонимая бурей. Это бывает, если мы, задумавшись на минуту, потеряем из глаз горизонт. «Разумеется, это иллюзия, — говорим мы себе.- Это всего лишь облака, которые гонит ветер. Нам только потому показалось, что Луна движется так быстро, что мы в течение нескольких мгновений принимали за неподвижную систему отсчёта движущиеся облака».
Можно поворачивать и перемещать предметы как угодно, но все данные об их скорости будут иметь смысл только тогда, когда мы одновременно назовём систему, по отношению к которой движутся эти предметы.
Чтобы не раздражать себя понапрасну, принимают, что эта система находится в покое, как стены нашей комнаты, переплёт окна и дерево около дома. Однако действительно покоящейся, так называемой абсолютной системы отсчёта не существует.
Во всей Вселенной нельзя найти ни одной точки, о которой на разумном основании можно было бы утверждать, что по сравнению со всеми остальными она стоит совершенно неподвижно.
Самые простые соотношения существуют между системами, которые находятся в равномерном прямолинейном движении одна относительно другой. Физические процессы, протекающие в каждой из таких систем, полностью эквивалентны.
В реактивном самолете, летящем по прямой линии, маятник качается с точно таким же периодом и по тому же самому закону, как и на неподвижной Земле. Все сложные приборы на борту самолета нисколько не изменили своей работы по сравнению с работой на заводе, где их в последний раз испытывали.
Если пассажир мчащегося с постоянной скоростью экспресса на секунду забудет про стук колёс, то он вполне может представить себя сидящим дома за завтраком .
Равномерно движущаяся система отсчета
Равномерное и прямолинейное движение ни в малейшей степени не влияет на физические эксперименты и процессы, которые происходят в движущейся системе.
Во всех системах, которые движутся равномерно одна относительно другой, действуют одни и те же законы природы.
Как обстоит дело с системами, которые движутся не равномерно и не прямолинейно, а ускоренно или вращаясь, мы рассмотрим далее.