Трактат об электричестве и магнетизме. Том 2.

Так мы производим одно измерение конца A и другое - конца B при шкале, обращённой на восток. Измерения обоих концов необходимы для исключения любой ошибки, возникающей из-за неконцентричности оси магнита с вертикальным кругом.

После этого градуированная сторона поворачивается на запад и производятся ещё два измерения.

Затем магнит переворачивается так, что концы его оси меняются местами, после чего при таком положении магнита производятся ещё четыре измерения.

Затем намагниченность меняется на противоположную, при которой вниз наклоняется уже конец B, устанавливается значение магнитного момента, и в этом положении осуществляются ещё восемь измерений. Истинное наклонение определяется путём комбинации шестнадцати измерений.

462. Обнаружено, что, несмотря на крайние предосторожности, наклонение, найденное из измерений одним инклинометром, заметно отличается от наклонения, найденного из измерений другим инклинометром в том же месте. М-р Браун указал, что этот эффект связан с эллиптичностью опорных поверхностей оси, и предложил корректировать его путём проведения измерений с магнитом, намагничиваемым до различных мощностей.

Принцип этого метода можно сформулировать следующим образом. Мы будем считать, что ошибка любого единичного измерения является величиной малой, не превышающей градуса. Будем также считать, что некоторая неизвестная, но регулярная сила действует на магнит, отклоняя его от правильного положения.

Если момент этой силы равен L, истинное наклонение ₀ и наблюдаемое отклонение , то

L

=

MI

sin(-

₀

)

=

(17)

=

MI

(-

₀

)

,

(18)

поскольку разность -₀ мала.

Очевидно, что чем больше становится M, тем ближе подходит стрелка к своему правильному положению. Допустим, что процедура регистрации наклонения произведена дважды - один раз с максимально возможной для стрелки намагниченностью M₁, а второй - с гораздо меньшей намагниченностью M₂, достаточной, однако, для отчётливого, с ещё умеренной ошибкой, снятия показаний. Пусть ₁ и ₂ - наклонения, найденные из двух таких серий измерений , а L - среднее значение неизвестной возмущающей силы для восьми положений в каждой серии, которое мы будем считать одинаковым для обеих серий. Тогда

L

=

M

₁

I

(

₁

-

₀

)

=

M

₂

I

(

₂

-

₀

)

(19)

Следовательно,

₀

=

M₁₁-M₂₂

M₁-M₂

,

L

=

M

₁

M

₂

I

₁-₂

M₂-M₁

.

(20)

Если окажется, что в нескольких экспериментах получаются примерно одинаковые значения L то мы можем рассматривать ₀ как величину, очень близкую к истинному наклонению.

463. Д-р Джоуль сконструировал недавно новый инклинометр, в котором ось стрелки, вместо того чтобы катиться по горизонтальным агатовым плоскостям, подвешена на двух нитях из шелка или паутины, концы которых прикреплены к коромыслу очень чувствительных весов. Таким образом, ось стрелки катится по двум петлям из шёлковых нитей; д-р Джоуль находит, что в своём движении она гораздо более свободна, чем при качении по агатовым плоскостям.

На рис. 18 изображены: NS - стрелка, CC - её ось, выполненная в виде прямого цилиндрического провода, PCQ и P'C'Q' - нити, по которым катится ось. POQ - коромысло весов в виде двойного изогнутого рычага, поддерживаемого проволокой, горизонтально натянутой между зубцами вилкообразной подставки; коромысло снабжено противовесом R, который можно подвинчивать вверх или вниз, чтобы весы находились в нейтральном равновесии относительно O'O'.

Рис. 18

Чтобы стрелка находилась в нейтральном равновесии, её центр тяжести при качении по нитям не должен ни подниматься, ни опускаться, т.е. при качении стрелки расстояние OC должно оставаться неизменным. Это условие будет выполнено, если рычаги коромысла равны, а нити направлены под прямыми углами к рычагам.

Д-р Джоуль нашёл, что стрелка должна быть не длиннее пяти дюймов. При длине восемь дюймов изгиб стрелки приводит к уменьшению видимого наклонения на доли минуты. Ось стрелки вначале была изготовлена из стальной проволоки, выпрямленной под действием собственного веса в нагретом докрасна состоянии, но затем д-р Джоуль обнаружил, что при новой системе подвешивания нет необходимости в использовании стальной проволоки, поскольку платина и даже стандартное золото обладают достаточной твёрдостью.

Весы сбалансированы на проволоке O'O' длиной около фута, горизонтально натянутой между зубцами вилки. Вилка вращается по азимуту с помощью круга на вершине треноги, на которой держится весь прибор. За час можно произвести шесть полных измерений наклонения при средней ошибке единичного измерения, составляющей доли угловой минуты.