Земля как планета

«Мудрец ничего не утверждает, чего не может дока­зать», говорит старинная пословица.

Астрономия принадлежит к числу самых точных наук. Все истины, добытые ею, проверены строжайшим образом, их может оспаривать только тот, кто не дал себе труда (скорее, удовольствия) разобраться в главнейших основах этой удивительной науки.

«Астрономы напрасно трудятся, — писал в 1815 году член Французской академии наук Мерсье, человек, не ли­шенный ума и таланта, — они меня никогда пе убедят, что я верчусь, как цыпленок на вертеле».

Я и теперь знаю многих людей, по-видимому образованных, которые сомневаются в движении земли и утверждают, что астроно­мы могут ошибаться, что система Коперника не лучше доказана, чем си­стема Птолемея, и что на­ука будущего разобьет наши представления об окружающем, как совре­менная наука разбила ми­росозерцание древних.

Подобные рассужде­ния показывают, что эти люди никогда серьезно не брались за основа­тельное изучение того, что они с такой лег­костью бросают за борт.

Во всяком случае интересно знать те положительные доказательства вращения Земли, которыми располагает наука.

О том, что Земля представляет собой шар, мы не будем, конечно, распространяться, каждый знает это из элемен­тарной географии и помнит, конечно, что еще 300 лет на­зад были сделаны кругосветные путешествия различными мореплавателями.

Самое главное затруднение для тех, кто и в настоящее время скептически относится к движению Земли, состоит в том, что они никак не могут представить себе, каким образом Земля может держаться в пространстве без вся­ких подпорок, почему она не падает.

Мы упоминали уже, что в древности представляли себе Землю покоящейся на твердом основании; одни думали, что она лежит на громадных столбах, другие говорили, что ее поддерживают четыре слона, слоны стоят на спине ог­ромной черепахи, а черепаха плавает в море. Некоторые утверждали, что Земля проткнута насквозь громадной же­лезной осью, которая вертится в гнездах, устроенных в тверди небесного свода.

В основе всех этих фантастических воззрений лежит ложное понятие о том, что такое тяжесть.

 Тяжестью называется притяжение, влекущее предмет к центру Земли. Земной шар притягивает к себе все, как магнит. Таким образом, опасение, будто Земля может куда-то упасть, если не обладает надлежащими подпорками, не имеет никакого логического смысла. Куда, в самом деле, упадет Земля? Вниз? Но низ по отношению к нам — это центр Земли. В пространстве нет ни низа, ни верха. Солн­це, Луна, звезды—все эти огромные шарообразные светя­щиеся массы — плавают в необъятном, безбрежном прост­ранстве без всяких подпорок и подставок; точно таким же образом носится в пространстве Земля.

Вернемся к движению нашей планеты. Мы видим, что все небесные светила вращаются вокруг Земли в 24 часа. Истинное это движение или кажущееся? Передвигаются светила или передвигается Земля? В том и другом случае мы будем видеть одно и то же.

Представим себе человека, который родился в лодке, находящейся в постоянном движении, вырос и воспитался в ней, ни разу не сходя на берег. Он привык видеть, что береговая земля и предметы, находящиеся на ней — де­ревья, дома, скалы и т. д., — бегут в направлении, проти­воположном движению лодки; такому человеку ни за что в мире нельзя будет доказать непосредственно, что то, что он видит, есть в действительности обман чувств. Он, может быть, согласится с этим, но только после продолжительно­го размышления.

Каким же образом мы, мореплаватели безвоздушного океана, сидящие на большом прочном корабле, именуемом Землей, каким образом убедимся мы, что движение звезд­ного неба, замечаемое нами, есть фикция, мираж, обман зрения?

Мы видим, что Солнце ежедневно в течение суток дела­ет полный оборот вокруг Земли. В течение этого времени Солнце, находящееся от Земли на расстоянии 150 миллио­нов километров, должно было бы пробегать колоссальное расстояние — более 900 миллионов километров, — чтобы только раз обойти вокруг Земли.

Так как это расстояние нужно сделать в 24 часа, то Солнце должно лететь со скоростью миллионов кило­метров в час, или около 620 тысяч километров в минуту, или же около 10 тысяч километров в секунду.

Вообще Солнце должно было бы в этом случае пройти в один день то расстояние, которое земной шар пробегает в целый год.

Кроме того, нужно принять во внимание, что Солнце по объему в 1 300 тысяч раз больше Земли.

Верность всех этих цифровых данных стоит вне всяких сомнений: все измерения были сделаны с помощью, так расстояния так же точны, как измеренное в кило­метрах расстояние между Парижем и Римом.

Стоит посмотреть на рис. 16, на котором на­рисованы относительные величины обоих небесных тел — Солнца и Земли, — чтобы убедиться в логи­ческой невероятности и физической невозможно­сти движения гигантско­го солнечного шара во­круг такой ничтожной песчинки, как наша Земля.

Планеты, расстояние которых от Земли вычис­лено с математической точностью, также принимают уча­стие в суточном движении неба. Сатурн, в 9,5 раза более удаленный от нас, чем Солнце, был бы принужден, для того чтобы обернуться один раз вокруг Земли в 24 часа, описать окружность в 8 миллиардов километров, то есть пробегать около 80 тысяч километров в секунду.

А звезды? Ближайшая из них отстоит от нас на рас­стоянии 40 биллионов километров. Чтобы сделать круг около Земли в сутки, она должна была бы описать окруж­ность длиной в 240 биллиоиов километров, мчаться круг­лым счетом со скоростью 3 миллиардов километров в се­кунду.

Такую скорость принуждена была бы развить звезда, которая ближе всего к нам.

Что же остается сказать о множестве других звезд, от которых нас отделяют такие колоссальные расстояния, что человеческий ум может лишь с большим трудом составить себе отдаленное представление о них?

Немыслимо допустить, что вся эта необъятная масса миров, из которых каждый в несколько миллионов раз больше Земли, вертится вокруг нашей пылинки, вокруг нашего микроскопического шарика.

Гораздо проще и естественнее предположить, что Земля вращается вокруг самой себя, делая полный оборот в 24 часа. Окружность экватора равняется 40 тысячам километров; таким образом, каждая точка на экваторе пробегает в секунду у 465 метров, а для Парижа эта скорость составляет 305 метров в секунду; она делается все меньше и меньше по мере приближения к полюсу.

  Но существуют многие явления, которые прямо под­тверждают вращение Земли. Так, например, известно, что на экваторе все тела на всю часть своего веса легче, чем на полюсе. Это можно объяснить действием центробежной си­лы, которая развивается при вращении Земли. На эквато­ре, где Земля наиболее выпукла, центробежная сила про­является больше всего; на полюсах, где Земля сплюснута и где вращения почти не существует, центробежная сила равняется нулю.

Камень, падающий в Париже с пятого этажа, пробегает в первую секунду своего падения 4,90 метра; на полюсе, где центробежная сила отсутствует, падение совершается быстрее, именно составляет 4,92 метра в секунду. На эква­торе, где центробежная сила достигает своей наибольшей величины, скорость падения меньше: она равняется 4,89 метра в секунду.

Эта разница в скоростях обусловлена вращением Зем­ли, с одной стороны, и несколько сплюснутой формой ее — с другой.

Если бросить металлический шарик в глубокий коло­дец, то он не падает вниз но вертикальной линии, а от­клоняется несколько к востоку. Это отклонение, которое на различных широтах различно (в шахтах Фрейбурга оно составляет 28 миллиметров на каждые 152 метра глу­бины, на экваторе — 33 миллиметра на каждые 100 метров глубины), объясняется опять-таки только вращением Зем­ли: внутренние части Земли двигаются медленнее, чем внешние; в центре Земли вращательное движение равняет­ся нулю; поэтому шарик в глубине колодца и отклонился несколько в сторону, — скорость вращения Земли там не­много меньше.

Вращение Земли было доказано самым наглядным об­разом классическим опытом, сделанным Фуко в 1851 году в Париже. В одном из отделений Пантеона был укреплен на потолке длинный металлический стержень — маятник длиной в 68 метров, оканчивающийся железным шаром весом в 30 килограммов. К шару с нижней стороны был прикреплен маленький штифтик, назначение которого со­стояло в том, чтобы чертить по кругу, усыпанному пе­ском, линии, отмечающие движение маятника (рис. 17).

Маятник пустили в ход. Что же случилось? Спустя сутки весь круг оказался изборожденным линиями, кото­рые пересекались в центре.

Плоскость колебаний маятника не изменилась нисколь­ко, изменялось беспрестанно только положение Земли, вра­щающейся вокруг своей оси.

Перейдем теперь к доказательствам движения Земли вокруг Солнца.

Прежде всего нужно заметить, что все планеты движут­ся вокруг Солнца, Земля есть планета и поэтому не должна составлять исключения в этом отношении. Древ­ние астрономы твердо верили в неподвижность Земли; чтобы объяснить видимое движение известных им пяти планет — Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатур­на, — они придумали чрезвычайно замысловатую теорию мироздания, согласно которой звездное небо состояло из 72 хрустальных шаров, вставленных один в другой.

Эта теория была так сложна и запутана, что испан­ский король — астроном XIII века — Альфонс Кастильский однажды воскликнул: «Если бы бог при сотворении мира призвал бы меня в качестве советника, то я позво­лил бы себе дать ему несколько указаний относительно того, как нужно построить вселенную по более простому плану!» Эта непочтительная фраза обошлась королю очень дорого: он поплатился за нее своей короной.

Открытые впоследствии планеты — Уран, Нептун и многие другие, находящиеся между Марсом и Юпите­ром, — как доказано, вращаются вокруг Солнца. Солнеч­ная система представляет собой, таким образом, целую семью, главным центром и руководителем которой являет­ся могущественный властелин — Солнце.

Но еще это не все. Наблюдая какую-нибудь из ближай­ших к нам звезд и в то же время одну из наиболее удален­ных, можно заметить, что первая в противоположность второй не остается неподвижной, а описывает в течение года маленький эллипс в направлении, противоположном тому, по которому совершается движение Земли вокруг Солнца. По этим маленьким эллипсам и нашли возмож­ность измерять расстояния, отделяющие нас от звездного мира.

До Коперника, Галилея и Тихо де Браге, когда наблю­дение звезд не было еще достаточно точным, кажущаяся неподвижность звезд была главным аргументом (доказа­тельством) в пользу непризнания движения Земли вокруг Солнца.

Далее, доказательством движе­ния нашей планеты вокруг Солнца служит явление, известное под име­нем «аберрации света». Сущность этого явления состоит в следующем. Свет, исходящий от звезд, распространяется со скоростью, которая в 10 тысяч раз превышает скорость движения Земли по орбите. Если бы Земля стояла неподвижно, то лу­чи света настигали бы нас по пря­мым линиям, без всякого отклонения. Но этого на самом деле не замечается.

Наше положение на земном ша­ре весьма напоминает положение человека, бегущего под дождем, который падает вертикально: чем бы­стрее он бежит, тем больше должен наклонять свой зонтик, чтобы защи­тить себя от дождя.

Если мы сидим в поезде во вре­мя непогоды, то можем видеть на стеклах оконных рам косые линии, образованные каплями дождя; эти косые линии — результат комбина­ции двух движений: движения мчащегося вперед в горизонтальном направлении поезда и движения капель дождя, падающего отвесно.

Наши телескопы, с помощью ко­торых мы производим наблюдения над звездами, своего рода зонтики: мы принуждены их наклонять, что­бы видеть светило. Каждая звезда вследствие этого описывает, как нам кажется, в небесном пространстве эллипс, значительно больший, чем тот, который был упомянут выше; форма и величина этого эллипса зависят не от расстояния, отделя­ющего звезду от Земли, а от положения, которое занимает звезда по отношению к земному шару, перемещающемуся но орбите.

Всемирное тяготение не только объясняет всевозмож­ные влияния небесных тел друг на друга, всякие возмуще­ния и уклонения их от «гладкого» пути, но дает возмож­ность с непогрешимой точностью вычислять всякие астрономические явления наперед и открывать новые све­тила на основании замеченных возмущений. Так, только на основании математических вычислений и умозаключе­ний, без помощи телескопа, были открыты планета Нептун и спутник звезды Сириус, что и было впоследствии подтверждено непосредственными наблюдениями.

Диаметр земного шара равняется 12 740 километрам. Мы знаем, что Земля сплюснута у полюса, поэтому, точ­нее говоря, Земля не шар, и диаметр, соединяющий полю­сы, и диаметр, соединяющий две противоположные точки экватора, не равны: первый короче второго на 43 кило­метра.

На глобусе, имеющем в окружности 6 метров, разница в длине диаметров составила бы У3 миллиметра. На этом глобусе высочайшая гора земного шара Гауризанкар (ее высота 8,85 километра), принадлежащая к цепи Гималаев, займет в вышину не более 1/7 миллиметра.

Таким образом, Земля оказывается более круглой, чем апельсин; можно сказать, что она почти так же кругла и гладка, как бильярдный шар.

Что касается величины людей по сравнению с размера­ми Земли, то, если ее изобразить шаром 12 метров в диа­метре, окажется, что 10 тысяч человек, положенных рядом один возле другого, занимают на ней такое пространство, что могут смело поместиться внутри одной буквы «О», на­печатанной в таком виде, в каком вы ее видите здесь.

Земной шар окружен со всех сторон воздушной атмос­ферой. Воздух, которым мы дышим, состоит из азота, ки­слорода, углекислого газа и водяных паров. Атмосфера не вполне прозрачна: пропустив сквозь себя солнечные лучи, она окрашивается в голубой цвет и производит впечатле­ние лазурного купола, раскинувшегося над нами.

Атмосфера разрежается по мере удаления от Земли; на расстоянии около 80 километров атмосферы в том смы­сле, как мы привыкли ее представлять себе, не существу­ет. На высоте 8 километров дышать уже становится очень трудно, а выше почти ни один аэронавт не в состоянии

подняться без аппарата с кислородом, которым он поль­зуется для дыхания.

Наблюдения над падающими звездами и электрическим свечением воздуха, называемым северным сиянием, пока­зывают, что следы воздуха простираются до высоты в 800 километров.

Атмосфера играет большую роль при астрономических наблюдениях. О ней приходится считаться и делать со­ответственные поправки в вычислениях, потому что атмо­сфера преломляет световые лучи, идущие к нам от светящихся тел; в результате получается то, что мы видим звезду не там, где она на самом деле находится.

Когда светило находится в зените, то есть занимает место в пространстве прямо над нашей головой, тогда никакого отклонения от истинного положения, занимаемо­го светилом, нет: лучи надают отвесно и поэтому не испы­тывают никакого преломления в слоях атмосферы.

Но, по мере того как светило удаляется от зенита и приближается к горизонту, преломление лучей все более и более увеличивается.

Так, Солнце, находящееся в точке А, кажется нам рас­положенным в точке В, звезду С мы видим в точке Д, а звезду Е — в точке И (рис. 19).

На самом горизонте преломление световых лучей до­стигает наибольшей величины; оно так велико, что пере­мещает светило на расстояние, равняющееся видимому диаметру Солнца и Луны, так что мы видим иногда звезду, которая только что взошла,но которая на самом деле еще находится под горизонтом.

Благодаря преломлению лучей в слоях атмосферы Солнце кажется нам овальным во время заката. Это явле­ние лучше всего наблюдается на берегу моря или океа­на (рис. 20).

Зная диаметр земного шара, легко вычислить его объем. Объем земного шара равняется тысяче миллиардов кубических километров, а вес составляет 5 982 миллиарда миллиардов тонн.

Поверхность Земли равняется 510 миллионам квадрат­ных километров, из них на долю суши приходится всего 127 миллионов, все остальное занято водой.

Одной из самых замечательных физических особенно­стей Земли считаются ее магнитные свойства. По Земле пробегают магнитные токи, которые и заставляют магнит­ную стрелку всегда смотреть на север.

Сила и направление этих токов изменяются беспрестан­но. Различают вековые, годичные и дневные изменения, которые соответственным образом отражаются на колеба­ниях магнитной стрелки.

В 1666 году магнитная стрелка в Париже была обраще­на прямо на север; с тех пор она стала постепенно от­клоняться на запад; в 1700 году это отклонение составля­ло 8°, в 1750 году—17°, в 1814 году —22,5°. Дойдя до этой точки, стрелка стала возвращаться назад, на север, гак что теперь замечается непрерывное уменьшение угла отклонения, которое в 1835 году составляло 22°, в 1854 го­ду—20°, в 1863 году—19°, в 1870 году—18°, в 1878 го­ду—17°, в 1880 году—16°.

Высчитано, что около 1962 года стрелка вернется в свое первоначальное положение, которое она занимала в 1666 году.

Это — вековые колебания. Но известны также суточ­ные. Внимательное наблюдение показывает, что магнитная стрелка изменяет свое положение каждый день: наиболь­шее (максимальное) отклонение от магнитного меридиана па восток замечается в 8 часов утра, а на запад — в 1 час пополудни.

Северные сияния, имеющие электрическую природу, оказывают влияние на магнитную стрелку: когда в Шве­ции или Норвегии небо начинает пылать заревом северного сияния, магнитная стрелка Парижской обсерватории при­ходит в сильное беспокойство — опа лихорадочно мечется из стороны в сторону и успокаивается только тогда, когда явления на севере исчезают совершенно.

Жизнь на нашей планете проявляется внешним обра­зом в существовании растений и животных. Первые изве­стны в количестве 300 тысяч видов, вторых насчитывают 900 тысяч видов.

Согласно последним статистическим данным, население земного шара составляет в настоящее время около 2 мил­лиардов человек. Почти каждую секунду кто-нибудь ро­дится или умирает. Рождения в общем несколько превы­шают смертность, — население земного шара непрерывно увеличивается.

Количество людей, живших на Земле с тех пор, как жизнь вообще стала возможной на нашей планете, исчис­ляется в 400 миллиардов. Если бы все они теперь воскрес­ли, все мужчины, женщины, старики, дети, и легли бы рядом один возле другого, то они своими телами покрыли бы всю Францию.

Жизнь не прекращается ни на минуту. Смерть, правда, берет обильную жатву, но на смену старому идет молодое, одно существо сменяется другим, одно поколение другим, и жизнь обновляется беспрестанно.