Страница 3 из 105
Но не только эту вековую загадку и вековой спор помог разрешить космический летательный аппарат. Немало сделал он и для того, чтобы все убедились в вечном и бесконечном движении нашей планеты, как по орбите, так и вокруг собственной оси.
Астрономы рассчитали и скорость полёта Земли по орбите (примерно тридцать километров в секунду) и скорость вращения[1]. Но это всё были тоже, так сказать, теоретические расчёты. А вот как найти неопровержимые доказательства того, что Земля находится в движении? А доказать это было чрезвычайно важно. Во-первых, тогда можно было бы уточнить астрономические таблицы и снабдить штурманов надёжными справочниками. Корабли могли бы смелее пускаться в дальний путь, не опасаясь заблудиться. А во-вторых, доказательство движения Земли явилось бы прямым подкопом под гипотезу о господе боге. Я не стану рассказывать вам о первых сомнениях, которые заронил Коперник в головы своих современников. Перейдём сразу к практическим методам доказательств. Первое из них целиком обязано воинственному характеру человечества. Люди задумались: почему артиллерийский снаряд в северном полушарии испытывает в полёте одно отклонение, а в южном другое?
Решением этой проблемы занялся французский физик Жан Бернар Леон Фуко. В 1850 году он подвесил к потолку в своей лаборатории, находившейся в подвале, маятник. Прибор — проще не придумаешь: латунный шар на двухметровой проволоке — и всё. Толкнув маятник в направлении меридиана, Фуко уже через полчаса обнаружил отклонение. Маятник не желал всё время колебаться в одной плоскости. Ему нравилось смещаться. «Может быть, причиной отклонения является трение в подвеске? — думает осторожный француз. — А может быть…» Впрочем, что может быть ещё, он предпочитает не договаривать. А то спугнёшь результат… Но влияние трения можно свести на нет, если увеличить вес шара и длину подвеса… Фуко добивается разрешения провести опыт в меридианном зале Парижской обсерватории.
Эффект тот же!
Что ж, пожалуй, сомнений больше оставаться не может. Отклонение маятника от плоскости меридиана вызывается… вращением самой Земли… Доказательство такое простое и настолько очевидное, что возражать нет смысла. Многие исследователи кусали губы в досаде на то, что им самим не пришёл в голову столь простой, надо сказать прямо, примитивный эксперимент. Но «всё гениальное — просто»! И Фуко демонстрирует свой опыт в Пантеоне, где длина проволоки достигает 60 метров, а вес шара 28 килограммов… Чудесное доказательство. Стремясь проверить утверждения французского физика, экспериментаторы всего мира подвешивают шары в церквах и соборах… Во-первых, для того, чтобы получить наибольшую длину подвеса и тем самым уменьшить влияние трения. Во-вторых, поражение бога во храме было особенно эффектно.
Год спустя после опубликования статьи Фуко католический патер Секки подвесил маятник в церкви святого Игнатия в Риме. Тяжёлая гиря закачалась, вовсе не задумываясь над тем, что подрывает авторитет святого писания. Папская академия вынуждена была признать справедливость утверждения о вращении Земли. Автоматически становилась понятной и причина отклонения снарядов. Вспомните закон сложения скоростей. Предположим, мы стреляем или запускаем ракету в направлении с Северного полюса к экватору. Скорость летящего тела сложится из двух составляющих: собственной скорости ракеты, сообщенной ей при запуске, и скорости вращения Земли. Зная их, каждый легко рассчитает отклонение и внесёт нужную поправку в первоначальное направление. По тем же самым причинам распределяются и направления ветров, дующих на нашей планете. Посмотрите на чертёж: горячий воздух с экватора поднимается, освобождая место потокам более холодного воздуха с более высоких широт. Эти потоки и отклоняются по закону «летящей ракеты», образуя северо-восточные пассаты. Впрочем, в наших широтах преобладают надоевшие западные ветры. Несут они, как правило, одни неприятности: дождь, снег, непогоду. Механизм их возникновения читатель теперь, конечно, разгадает сам…
Тем из читателей, кто захочет проверить опыт Фуко, а собора или Пантеона поблизости не окажется, любопытно будет узнать, что есть ещё способ не только убедиться во вращении Земли, но и определить широту собственного местонахождения, не выходя из комнаты.
В 1914 году студент Принстонского университета в США Артур Холли Комптон описал любопытный опыт. Кольцо из трубки, наполненной водой, установлено так, что его можно быстро повернуть на 180°. Стеклянные окошки в трубке и микроскоп позволяют заметить движение воды, если оно произойдёт.
А теперь — сам эксперимент. Предположим, что кольцо стоит вертикально, как показано на рисунке. Вместе с Землёй вода участвует во вращательном движении. При этом скорость у частичек воды, находящихся в верхней части кольца, больше, чем у тех, что сосредоточены в нижней части. Почему? Да просто потому, что верх кольца расположен дальше от центра Земли, чем низ… Сначала наблюдателю кажется, что вода в кольце неподвижна, ведь к ней не приложена никакая сила. Но давайте быстро повернём кольцо вокруг горизонтальной оси на 180°. Смотрите, смотрите внимательно в микроскоп! Вода в трубке побежала. Правильно, так и должно быть, ведь её частички в верхней половине кольца имели избыток скорости по сравнению с теми, которые оказались в нижней. Зная размеры трубки и определив скорость движения воды, можно рассчитать скорость вращения той точки поверхности Земли, где опыт производится, а следовательно, и широту этого места…
И всё-таки все, даже самые остроумные опыты только косвенно доказывают движение нашей планеты. Чтобы увидеть его воочию, нужно покинуть её поверхность, сбросить с ног путы притяжения и оттуда, из чёрной бездны пространства, наблюдать, как далеко внизу медленно поворачивается родная Земля.
Конечно, скептики могут мне возразить: «Примеры, приведённые в очерке, интересны, но…» И начинаются эти «но». Магнитное поле, окружающее Землю, любопытно, но разве можно заставить его работать на человека? А если нет, то какой практический интерес оно собой представляет, чтобы тратить деньги на его исследование?
Уточнение формы планеты? Разве нам так уж важно, есть у земного шара нашлёпка на маковке или нет, чтобы тратить на это… и т. д.
Движение Земли? Тоже, в общем, вовсе не обязательно видеть его своими глазами. Разве мы обязательно должны видеть всё то, во что рекомендуется верить?..
Да! Тысячу раз да! Потому что только опыт является надёжным критерием истины. Кстати, именно космос — идеальная лаборатория и для решения более тонких физических проблем: глубокий вакуум, которого не достичь на дне воздушного океана, столкновение и превращение частиц… Следы этих маленьких катастроф скрыты от нас одеялом атмосферы. Полёты в космос помогли обнаружить любопытные закономерности взаимодействия заряженных частиц с магнитным полем Земли. И сегодня на результатах этих внеземных экспериментов буквально расцвела новая отрасль физики — магнитная гидродинамика. Самые различные отрасли науки бросились вместе с человеком в наступление, одновременно с прорывом в космос. Ракеты потребовали новых сверхтугоплавких материалов, опробованы экспериментальные двигатели, не похожие ни на какие земные модели: в полетё испытан электрореактивный плазменный двигатель (советская автоматическая станция «Зонд-2»), на стенде космодрома испытывается атомный (американская модель «Киви»). Задачи управления полётами потребовали разработки новых математических методов, дальнейшего развития быстродействующих счётных машин, новых способов связи. Разве могли мы ещё пять лет назад даже мечтать о том, чтобы по радио за миллионы километров управлять работой механизмов, посланных на Венеру? Или, сидя дома, смотреть телевизионный репортаж с Луны?.. Я перечислил много примеров. Но скептик, неугомонный скептик вправе задать мне ещё один вопрос: «А что же дали космические полёты непосредственно людям, народному хозяйству?..»
1
Скорость вращения вы можете рассчитать сами, потому что радиус Земли и период обращения — хорошо знакомые каждому читателю цифры.