Поверхность жидкости всегда нормальна к направлению силы тяжести в данной точке

Только что изложенное выше вытекает из следующих рассуждений. Пусть на чертеже (фиг. 90) окружность представляет орбиту частицы воды т на какой-либо глубине; g – есть сила тяжести, выражающаяся в весе частицы т при отсутствии кругового движения; f – есть центробежная сила, образующаяся вследствие вращения частицы т на орбите. В точке mi центробежная сила f направлена по радиусу вверх, а сила тяжести g по радиусу вниз, следовательно, она уменьшена на всю величину центробежной силы, и вес частицы mi выразится величиной gi, меньшей g. В точке /п3, обратно, gs будет больше g, в точках, лежащих направо от линии т 1 – тз, вес частицы будет увеличиваться от т\ к т3, а в точках окружности от тъ до пц он будет уменьшаться. Следовательно, в верхней части орбит, выше линии их центров, веса частиц бывают меньше нормального, а ниже той же линии они больше нормального. Отсюда становится понятным увеличение толщины слоев в верхней части волны и уменьшение в нижней.

Из того же самого рассуждения вытекает еще другое следствие. По причине вращения частицы на орбите направление кажущейся силы тяжести все время изменяет свое положение. Только на гребне и у подошвы (gr и gs) оно совпадает с отвесом, а в других точках уклоняется от него вправо и влево (например, это есть направление g2, а в пц – gt)\ Поверхность жидкости всегда нормальна к направлению силы тяжести в данной точке, а так как при волнении трохоидальные поверхности суть уровенные поверхности, то, следовательно, в точках т2 и mi они занимают положение, перпендикулярное к кажущемуся направлению силы тяжести (на фиг. 90 к линиям g2 и g4), на чертеже – пунктирные линии в точках т2 и т4. Следовательно, если предположить плавающим на поверхности волны столь маленький поплавок, что он совпадает с поверхностью волны в этом месте (фиг. 91), тогда мачта поплавка будет принимать в каждой точке положение нормали в трохоиде – k, ki, k2, йз, /г4, н только у подошвы и на гребне волны мачта будет вертикальна.

Если вместо поплавка опустить шест с грузом внизу, то он будет плавать вертикально, совпадая с направлениями вертикальных столбцов частиц воды, наклоняясь всегда к вершине волны, как на чертеже s – sr.

Корабль своими мачтами на волнении также уклоняется от отвесной линии, но так как корабль не может быть приравнен к поплавку, потому что он лежит не на одной поверхностной трохоиде, а выгибает целый ряд их, и в ширину он также занимает большое место, то его мачты стремятся занять положение, нормальное к некоторой трохоиде, лежащей ниже поверхностной (на чертеже пунктирная линия ТТ\), н только на гребне у подошвы волны мачты расположены вертикально. В действительности же вследствие качки корабль все время колеблется около линии AWb нормальной к трохоиде ТТ\. Человек, находясь на палубе корабля, подвержен влиянию тех же сил, что и корабль и поплавок, и потому он старается на качке занять положение не отвесное, а близкое к нормальному к поверхности волны. Это обстоятельство, как далее будет указано (см. стр. 265), и есть причина, затрудняющая измерение высот волн в океане.

~1~ ~2~ ~3~ ~4~ ~5~ ~6~ ~7~ ~8~ ~9~ ~10~ ~11~ ~12~ ~13~ ~14~ ~15~ ~16~ ~17~ ~18~ ~19~ ~20~ ~21~ ~22~ ~23~ ~24~ ~25~ ~26~ ~27~ ~28~ ~29~ ~30~ ~31~ ~32~ ~33~ ~34~ ~35~ ~36~ ~37~ ~38~ ~39~ ~40~ ~41~ ~42~ ~43~ ~44~ ~45~ ~46~ ~47~ ~48~ ~49~ ~50~ ~51~ ~52~ ~53~ ~54~ ~55~ ~56~ ~57~ ~58~ ~59~ ~60~ ~61~ ~62~ ~63~ ~64~ ~65~ ~66~ ~67~ ~68~ ~69~ ~70~ ~71~ ~72~ ~73~ ~74~ ~75~ ~76~ ~77~ ~78~ ~79~ ~80~ ~81~ ~82~ ~83~ ~84~ ~85~ ~86~ ~87~ ~88~