С Земли на Луну. Вокруг Луны
Шрифт:
6. В какой точке небосвода будет находиться Луна в момент, когда выстрелит пушка?
Ответ на первый вопрос: «Возможно ли, чтобы пушечное ядро долетело до Луны?»
Да, снаряд может долететь до Луны, если удастся придать ему начальную скорость в двенадцать тысяч ярдов в секунду. Вычисления подтверждают, что такая скорость вполне достаточна. По мере удаления от Земли сила притяжения будет изменяться обратно пропорционально квадрату расстояния, то есть если расстояние увеличится в три раза, притяжение уменьшится в девять раз. Таким образом, вес ядра будет быстро уменьшаться и, наконец, станет равным нулю – в тот момент, когда сила притяжения ядра Луною окажется равной силе притяжения его Землей, то есть ядро проделает
Ответ на второй вопрос: «Каково точное расстояние от Земли до ее спутника?»
Луна описывает вокруг Земли не круг, а эллипс, в одном из фокусов которого находится наша планета; вследствие этого Луна в разное время находится в различных расстояниях от Земли; наибольшее расстояние называется апогеем, наименьшее – перигеем. Как известно, разность между наибольшим и наименьшим расстояниями довольно велика, так что ею нельзя пренебрегать. В самом деле, в своем апогее Луна отстоит от Земли на 247 552 мили, а в перигее – всего на 218 657 миль; разница между двумя расстояниями достигает 28 895 миль, то есть одной девятой части пути снаряда. Поэтому в основу вычислений надо брать кратчайшее расстояние до Луны.
Ответ на третий вопрос: «Какова будет продолжительность полета снаряда, выпущенного с достаточной начальной скоростью, и в какой момент должен быть выпущен снаряд, чтобы он мог достигнуть Луны в определенной точке?»
Если бы ядро все время сохраняло первоначальную скорость 12 тысяч ярдов в секунду, оно долетело бы до Луны приблизительно в девять часов; но так как скорость ядра непрерывно убывает, то, как показывают вычисления, понадобится 300 тысяч секунд, то есть 83 часа 20 минут, чтобы ядро достигло точки, где притяжение ядра Землею и притяжение его Луною окажутся равными между собой; начиная с этой точки ядро будет падать на Луну в течение 50 тысяч секунд, то есть 13 часов 53 минуты и 20 секунд. Поэтому ядро следует выпустить за 97 часов 13 минут и 20 секунд до прохождения Луны через намеченную точку ее пути.
Ответ на четвертый вопрос: «В какой именно момент Луна будет находиться в положении наиболее благоприятном для того, чтобы ядро достигло ее поверхности?»
На основании вышесказанного необходимо прежде всего определить время, когда Луна будет находиться в перигее, а также момент, когда она будет в зените; тогда расстояние убавится еще на величину земного радиуса, то есть на 3919 миль; поэтому длина пути снаряда окончательно определится примерно в 214 976 миль. Но хотя Луна и каждый месяц бывает в перигее, она не всегда находится в этот момент в зените. Подобное совпадение повторяется через большие промежутки времени. Поэтому необходимо дождаться момента нахождения ее в перигее и в зените. К счастью, такое совпадение произойдет 4 декабря будущего года: ровно в полночь Луна будет в своем перигее, то есть в наименьшем расстоянии от Земли, и в тот же момент окажется в зените.
Ответ на пятый вопрос: «В какую именно точку небосвода следует нацелить пушку, из которой будет выпущен снаряд на Луну?»
Из предыдущих указаний явствует, что пушку нужно целить в зенит того места, где будет произведен выстрел; следовательно, направление выстрела будет перпендикулярно к плоскости горизонта, и таким образом снаряд быстрее освободится от действия земного притяжения. Но, чтобы Луна могла пройти через зенит данного места, надо, чтобы географическая широта этого места не превышала градуса отклонения этого светила, другими словами, – оно должно находиться между 0° и 28° северной или южной широты. Во всяком другом месте придется целить под острым углом, и это явится крайне неблагоприятным условием для успеха опыта.
Ответ на шестой вопрос: «В какой точке небосвода будет находиться Луна в момент, когда выстрелит пушка?»
Так как в течение суток Луна передвигается по небу с запада на восток на 13°10?35?, то в момент выстрела она должна находиться западнее зенита на расстоянии, в четыре раза превышающем ее суточный путь, то есть на 52°42?20?; это как раз то расстояние, которое она должна пройти во время полета ядра. Кроме того, необходимо принять во внимание отклонение ядра от вертикального направления вследствие вращательного движения Земли. К моменту, когда ядро достигнет Луны, она отклонится на расстояние, равное шестнадцати земным радиусам, что в применении к лунной орбите составляет примерно 11°. Эти 11° следует прибавить к цифре, выражающей отклонение Луны от зенита, что составит в круглых числах 64°. В общем, в момент выстрела луч зрения от данного места к центру Луны должен составить угол в 64° с вертикалью данного места.
Из этого вытекает следующее:
1. Пушка должна быть установлена в местности, находящейся между 0° и 28° северной или южной широты.
2. Пушка должна быть нацелена в зенит этой местности.
3. Снаряд должен обладать первоначальной скоростью 12 тысяч ярдов в секунду.
4. Выстрел должен произойти 1 декабря следующего года в 10 часов 46 минут 40 секунд вечера.
5. Снаряд достигнет Луны через 4 дня, то есть 4 декабря, ровно в полночь, когда центр Луны будет проходить через зенит.
Посему членам «Пушечного клуба» надлежит безотлагательно приступить к необходимым работам и к указанному сроку быть совершенно наготове; если они пропустят 4 декабря, им придется ждать 18 лет и 11 дней, пока вновь не совпадет нахождение Луны в перигее с прохождением ее через зенит.
Совет Кембриджской обсерватории предоставляет себя в полное распоряжение членов «Пушечного клуба» для разрешения всяких теоретических астрономических вопросов и в настоящем письме присоединяет свои поздравления к поздравлениям всей Америки.
За членов совета
Дж. М. Бельфаст, директор обсерватории
в Кембридже».
Глава пятая
Повесть о Луне
Если бы наблюдатель, одаренный бесконечно острым зрением, очутился в том неведомом центре, вокруг которого обращается вселенная, в эпоху, когда мир находился еще в хаотическом состоянии, он увидел бы неисчислимые мириады атомов, которые заполняли все космическое пространство. Но мало-помалу в течение бесчисленных веков произошли перемены: проявился закон всемирного тяготения, под влияние которого подпали блуждающие атомы; эти атомы стали соединяться, группируясь в силу химического средства; так возникли молекулы, образовавшие скопление материи – туманности, которыми усеяны глубины небес. Эти скопления материи тотчас получили вращательное движение вокруг центральной точки. Этот центр, состоящий из разреженных молекул, начал также вращаться вокруг своей оси; причем, по непреложным законам механики, по мере того как уменьшался вследствие сжатия его объем, движение его ускорялось, и в результате этих двух непрерывно действующих факторов в туманности образовалось центральное ядро – главная ее звезда.
Внимательно вглядываясь, наблюдатель заметил бы, что и остальные молекулы, образующие скопление материи, проходят через те же стадии, точно так же сгущаются в результате все ускоряющегося вращательного движения, образуя несметное число звезд, вращающихся вокруг центрального светила. Так возникло звездное скопление, или туманность. Таких туманностей насчитывают в настоящее время до пяти тысяч.
Одна из этих пяти тысяч туманностей, получившая название Млечный Путь, насчитывает восемнадцать миллионов звезд, каждая из которых является центром своего «мира».