Кіріспе

гравитациялық және инерциялық массаның теңдігін тексеру эксперименті. Этвёс эффектісі – шығысқа немесе батысқа қарай жылдамдықтан туындайтын центробектік үдеудің өзгеруінен Жердің гравитациясының өлшенген мәніндегі өзгеріс. Шығысқа қарай қозғалғанда, нысанның бұрыштық жылдамдығы артады (Жердің өзіндік айналысынан өзге), соның салдарынан центробектік күш те артып, гравитациялық күштің азаюы сезіледі.

Ашылу

1900-шы жылдардың басында Потсдам геодезиялық институтының неміс тобы Атлант, Үнді және Тынық мұхиттарында қозғалыстағы кемелерде гравитациялық өлшемдер жүргізді. Олардың нәтижелерін зерттеген кезде, венгр аристократы және физигі Барон Роланд фон Эотвес (Лоранд Эотвес) кеме шығысқа қарай жылғанда көрсеткіштер төмендейтінін, ал батысқа қарай жылғанда жоғарылайтынын байқады. Ол бұл құбылысты негізінен Жердің айналуымен байланыстырды. 1908 жылы Қара теңізде екі кемеде қосымша өлшемдер жасалды, біреуі шығысқа, екіншісі батысқа қарай қозғалды. Нәтижелер Эотвестің тұжырымын нақтылады.

Экватор бойымен қозғалыс

Жерге қатысты қозғалмайтын жағдайда гравиметрдің ішкі салмағының бейтарап күйде ілуі үшін не қажет екенін есептеу үшін Жердің айналысын ескеру қажет. Экватордағы Жер бетінің жылдамдығы шамамен 465 м/с құрайды. 6378 километр радиусы бар (Жердің экваторлық радиусы) шеңбер бойымен қозғалу үшін қажетті центростремителді күш мөлшері массаның килограмына шамамен 0,034 Ньютонды құрайды. 10 000 граммдық ішкі салмақ үшін бұл шамамен 0,34 Ньютонға тең. Қажетті ілу күшінің мөлшері – ішкі салмақтың массасы (гравитациялық үдеумен көбейтілген) минус 0,34 Ньютон. Басқаша айтқанда: экваторда Жермен бірге айналатын кез келген дененің өлшенген салмағы Жердің айналысының арқасында 0,34 пайызға төмендейді. Шығысқа қарай 10 м/с жылдамдықпен қозғалғанда, жалпы жылдамдық 465 + 10 = 475 м/с болады, бұл килограмға шамамен 0,0354 Ньютон центростремителді күшті қажет етеді. Батысқа қарай 10 м/с жылдамдықпен қозғалғанда, жалғыз жылдамдық 465 - 10 = 455 м/с болады, бұл килограмға шамамен 0,0325 Ньютонды қажет етеді. Егер ішкі салмақ шығысқа қарай қозғалғанда бейтарап күйде ілінген болса, бағытын кері бұрғаннан кейін ол енді бейтарап күйде ілмейді: 10 000 граммдық ішкі салмақтың көрінетін массасы шамамен 3 граммға артады, ал гравиметрдің серігі осы үлкен салмақты қабылдау үшін одан әрі созылуы керек. Жоғары өнімді метеорологиялық модельдерде бұл әсерді жер көлемінде ескеру қажет. Жерге қатысты айтарлықтай жылдамдыққа ие ауа массалары басқа биіктікке көшуге бейім, ал қатаң дәлдік талаптары болған жағдайда оны ескеру қажет.

Бірінші буында косинус туралы түсінік

Эвтос әсерінің экватор бойындағы қозғалысы үшін математикалық шығарылымы Эвтос түзету формуласының бірінші мүшесіндегі 2 коэффициентін түсіндіреді. Бізге косинус факторын түсіндіру қажет. Жердің айналуының нәтижесінде, оның пішіні шар тәрізді емес, экваторлық дөңгелекше бар. Жердің гравитация күші Жердің орталығына қарай бағытталған. Нормальді күш жергілікті бетке перпендикуляр. Полюстерде және экваторда гравитация күші мен нормальді күш бір-біріне қарама-қарсы бағытта болады. Басқа ендіктерде екеуі де дәл қарама-қарсы емес, сондықтан Жер осіне қарай әрекет ететін нәтижелі күш пайда болады. Әр ендікте атмосфера қабатының біркелкі қалыңдығын сақтау үшін қажетті центростремител күш мөлшері дәл болады. (Жердің қатты қабығы серпімді. Егер қатты Жердің пішіні айналу жылдамдығымен толық тепе-теңдікте болмаса, онда серпімді деформация миллиондаған жылдар бойы қатты Жерді өзгертеді, серпімді деформация күші шешілгенге дейін.) Тағы да, жұмыс істеп тұрған күштерді талқылау үшін дирижабль мысалы қолайлы. Егер дирижабль Жерге қатысты ендік бағытта жылдамдыққа ие болса, онда оның салмағы Жерге қатысты тұрған кездегіден өзгеше болады. Егер дирижабль шығысқа қарай жылдамдықпен қозғалса, онда ол белгілі бір мағынада "жеделдейді". Бұл жағдайды өте сырғалқы беті бар көлбеу трассадағы жарыс машинасымен салыстыруға болады. Егер жарыс машинасы тым жылдам болса, онда машина сырғып кетеді. Ұшу кезіндегі дирижабль үшін бұл Жерге қатысты тұрған кездегі салмаққа қарағанда салмақтың азайғанын білдіреді. Егер дирижабль батысқа қарай жылдамдықпен қозғалса, онда жағдай бұрылыстағы трассада тым баяу қозғалған жарыс машинасына ұқсас: сырғалқы бетте машина төмен қарай құлайды. Дирижабль үшін бұл салмақтың артуын білдіреді. Эвтос әсерінің бірінші мүшесі жергілікті Жер бетіне перпендикуляр қажетті центростремител күшінің компонентіне пропорционалды, сондықтан косинус заңымен сипатталады: экваторға неғұрлым жақын болса, әсер соғұрлым күшті болады.