Краткая история Вселенной
Шрифт:
Эратосфен
Но если известны зенитное расстояние в градусах и дистанция (земное расстояние) между Александрией и Сиеной в стадиях, то, составив пропорцию, нетрудно подсчитать, сколько же стадий вместит полная окружность (360 градусов). Эратосфен получил величину окружности земного меридиана равной 250 тысяч стадий, или 39500 километров. А поскольку, как известно, длина окружности S = 2R, то радиус Земли R = 6290 км. По современным данным длина окружности Земли равна 40 000 км, а радиус – 6378 км. Так что Эратосфен, живший за 2300 лет до начала космической эры, не имея точных измерительных приборов, определил размеры Земли с ошибкой чуть больше 1 процента. Это был настоящий научный подвиг!
Схема измерений размеров Земли Эратосфеном
Кстати, об измерительных приборах. Для измерения зенитного расстояния Солнца Эратосфен использовал в качестве угломерного прибора солнечные часы – скафис. Основу прибора составляла чаша в форме полусферы, в центре которой установлен заостренный стержень. На внутренней поверхности чаши нанесены деления в виде горизонтальных окружностей. Отклонение тени в полдень самого долгого дня давало величину зенитного расстояния Солнца, а время определялось по отклонениям тени от направления «север – юг».
Тяга земная и силы небесные
Есть известная легенда о том, как великий английский ученый сэр Исаак Ньютон сидел в саду под яблоней и размышлял о том, почему любой предмет, куда бы его ни бросили – вверх, вниз или в сторону, все равно падает вниз, в сторону поверхности Земли. В это время спелое яблоко, упав с ветки, чувствительно стукнуло Ньютона по голове. И тогда ученого осенило: на все тела действует сила тяготения! Земля притягивает все предметы, которые находятся в пределах действия ее силы. И чем больше масса тела, тем больше сила тяготения.
Позже Ньютон доказал, что силы тяготения действуют везде во Вселенной. Но для нас, землян, важнее всего именно земное тяготение. В науке эта сила называется гравитацией – от латинского слова gravis – «тяжелый». Все тела притягиваются друг к другу тем сильнее, чем больше их массы и чем меньше расстояние между ними. А поскольку любая планета состоит из множества тел и частиц (камней, песчинок, капель жидкости, ледяных кристаллов и т. д.), все эти части стремятся устроиться поближе друг к другу. Поэтому и Земля, и планеты, и звезды стремятся принять самую экономичную геометрическую форму – сферическую, или шарообразную. Частицы газов также подчиняются закону всемирного тяготения. Поэтому атмосфера имеется только у планет с достаточно большой массой и силой тяготения.
Земля видится гладким шаром разве что наблюдателям из космоса. А землянам хорошо видно, что это очень неровный шар – весь во вмятинах и острых выступах, шероховатый и колючий. Ведь на поверхности Земли есть скалистые горы и холмистые равнины, ущелья и океанские глубины. Но глубокие обширные впадины заполнены водой, а горы не могут быть выше 9 км – гравитация не позволяет. Будь у нашей планеты небольшая сила тяжести, как на Марсе или Луне, высота горных вершин достигала бы 20–30 километров. А планеты, состоящие только из жидких веществ, имеют действительно гладкую поверхность, возмущаемую только волнами и смерчами.
Интересно, что о силе гравитации люди задумывались еще в самые давние времена. В древнегреческой мифологии предшественниками богов Олимпа были дети Урана-Неба и Геи-Земли – титаны, шестеро сыновей и шестеро дочерей. А кроме них, Земля породила шестерых гигантов – трех одноглазых циклопов и трех гекатонхейров – сторуких чудовищ с пятьюдесятью головами. Титаны ведали надземными стихиями, а гиганты были заключены в недра Земли – они олицетворяли подземные силы. В древнерусской мифологии присутствуют свои титаны. Известна былина о могучем старом богатыре по имени Святогор. Он был так огромен и тяжел, что его даже земля не выдерживала. Богатырь был так уверен в своей силе, что захотел даже Землю поднять. Для этого ему пришлось ухватиться за суму переметную, в которой и была заключена тяга земная. Силен был Святогор, но все-таки не смог одолеть тягу земную: на какую высоту поднимал он суму переметную, на такую же глубину сам в землю погружался… Не выдержав соревнования с земной тягой, гигант погиб, успев передать часть своей силы Илье Муромцу. Но Илья уже не посягал на закон всемирного тяготения.
Где верх и низ у земного шара?
Когда вы впервые узнаете о том, что Земля имеет форму шара, и стараетесь осмыслить эту информацию, то у вас может возникнуть вопрос: «А почему люди на нижней стороне Земли не падают… на небо?» Это вполне нормальная реакция ребенка. А ведь бывало в старину, что иной взрослый человек, как, например, римский писатель Лактанций, всерьез возмущался: «Неужели найдется какой-нибудь взбалмошный мечтатель, который вообразит, что есть люди, ходящие вниз головой и вверх ногами?.. Что травы и деревья там растут, опускаясь вниз, и что дождь и град там падают снизу вверх?»
Для правильного понимания мироустройства необходимо усвоить, что в космосе нет понятий «верх» и «низ», «вверху» и «внизу». Эти представления существуют только в сознании человека, имеющего под ногами опору (асфальт дороги, пол в доме или космической станции, стремена или палубу корабля). А где верх и низ для космонавта, который вышел в открытый космос? Над головой звезды – и под ногами звезды…
Посмотрите на муху, ползающую по глобусу. Она совершенно одинаково ведет себя и на Северном полюсе, и на Южном, и на экваторе. Сразу становится ясно, что низ для нее там, где кончики ног касаются глобуса, а верх – с противоположной стороны. Конечно, человек не муха, и держит его на Земле другая сила, нежели муху на глобусе. Но этот пример помогает понять, что для полярников, работающих и на Северном, и на Южном полюсах, верх – это небо, а низ – опора под ногами, неважно, снег это, лед или пол. Низ – это направление к центру Земли, а верх – обратное направление, к небу и звездам.
Точно так же и в космосе. У планет и звезд нет верха и низа, как нет их у комет, астероидов, метеоритов и туманностей. Но поскольку человек изучает мир вокруг себя, ему удобно сравнивать все со своей родной планетой. И где бы человек ни появился, везде он пользуется своими инструментами и системами измерений, присваивает свои названия и, конечно, использует привычные понятия «верх» и «низ», «север» и «юг»…
Антиподы
Когда-то даже существовало географическое понятие «антиподы». Так называются люди, живущие на противоположных сторонах земного шара. Но с развитием географических и астрономических знаний это слово постепенно приобрело другой смысл. Сейчас антиподами чаще называют людей, противоположных по характеру, нравственности, образу жизни. Географический термин превратился в морально-психологический.
Мир по Пифагору
Со времен Пифагора (580–500 гг. до Р.Х.) учеными античного мира было признано, что Земля имеет форму шара. Но как известно, решение одной задачи ставит перед людьми несколько новых нерешенных задач. Так и здесь. Допустим, что Земля – шар. Тогда непонятно, на чем этот шар держится, стоит ли он на месте или движется в пространстве? И если движется, то куда и каким образом?
Именно в научной школе Пифагора (так принято называть союз ученых-единомышленников) родилось понятие «космос». Сподвижники Пифагора, пифагорейцы, исходили из того, что в природе возможны два состояния – порядок и беспорядок. Беспорядочное состояние назвали словом хаос. В отличие от хаоса упорядоченное состояние получило название космос, что означает одновременно «порядок» и «красота». Со времен Пифагора слово «космос» стало синонимом таких понятий, как «мир» или «Вселенная».