Ответьте на вопросы, страница 159 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопрос

Можно ли в опыте Майкельсона и Морли считать Землю инерциальной системой отсчета?

Строго говоря, систему отсчета, связанную с Землей, нельзя считать инерциальной. Инерциальная система отсчета (ИСО) — это система, в которой тело, не подверженное внешним воздействиям, сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. Земля же участвует как минимум в двух видах ускоренного движения: она вращается вокруг своей оси и обращается по орбите вокруг Солнца. Оба эти движения связаны с наличием центростремительного ускорения, а значит, система отсчета, жестко связанная с поверхностью Земли, является неинерциальной.

Однако в контексте опыта Майкельсона и Морли этот вопрос имеет более глубокий смысл. Целью эксперимента как раз и было обнаружить движение Земли относительно гипотетической неподвижной среды — светоносного эфира. Предполагалось, что эфир заполняет все пространство и представляет собой абсолютную, то есть фундаментальную инерциальную, систему отсчета. Двигаясь по орбите вокруг Солнца со скоростью $v \approx 30$ км/с, Земля должна была бы испытывать "эфирный ветер", направленный навстречу ее движению. Именно этот ветер и должен был повлиять на скорость света, измеряемую на Земле.

Таким образом, вся концепция опыта Майкельсона и Морли была построена на предположении, что Земля не является инерциальной системой отсчета в смысле покоя или равномерного движения относительно эфира. Экспериментаторы стремились измерить скорость $\text{v}$ этого движения. Если бы Землю можно было считать инерциальной системой (в смысле покоящейся в эфире), то никакого "эфирного ветра" не наблюдалось бы, и сам эксперимент потерял бы всякий смысл.

Ожидаемый сдвиг интерференционных полос в приборе был пропорционален величине $(v/c)^2$, где $\text{c}$ — скорость света. Чувствительность интерферометра была достаточной для обнаружения такого эффекта. Однако результат эксперимента оказался отрицательным: никакого сдвига полос, связанного с движением Земли, обнаружено не было. Этот нулевой результат стал одним из ключевых экспериментальных фактов, которые привели к отказу от теории эфира и созданию специальной теории относительности.

Следовательно, в рамках логики и целей опыта Майкельсона и Морли считать Землю инерциальной системой отсчета не просто некорректно, а прямо противоречит замыслу эксперимента.

Ответ: Нет, в опыте Майкельсона и Морли Землю нельзя считать инерциальной системой отсчета. Более того, сам эксперимент был поставлен для того, чтобы измерить скорость движения Земли (т.е. степень ее "неинерциальности") относительно гипотетической абсолютной системы отсчета — светоносного эфира.