Строение вселенной

Воронцов-Вельяминов Борис Александрович

Много веков прошло, прежде чем люди убедились в том, что ежесуточные и годичные изменения в видимом расположении светил относительно друг друга и относительно горизонта происходят не потому, что вся вселенная вращается вокруг Земли, не потому, что Солнце будто бы обегает Землю. Только установив, что виновником этих кажущихся перемещений является движение самой Земли, люди смогли подойти к определению истинных расстояний до небесных светил, размеров светил и их движений.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАССТОЯНИЙ ДО НЕБЕСНЫХ СВЕТИЛ

Расстояния

до небесных светил ученые определяют подобно тому, как артиллеристы определяют расстояние до цели, как зенитчики определяют расстояние до самолета, который надо сбить. Для этого применяются разные приборы (например, дальномеры), но сущность всех способов определения расстояний одна и та же. Предмет, расстояние до которого надо определить, рассматривают одновременно с двух разных мест, откуда он бывает виден по разным направлениям.

Если, например, два человека, стоящие на расстоянии 10 метров друг от друга, будут целиться из ружей в один и тот же предмет, удаленный от них на 100 метров, то их ружья не будут параллельны друг другу, как параллельны друг другу рельсы железных дорог. Направления ружей образуют между собой угол, и этот угол будет тем меньше, чем дальше находится цель.

Ученые «целятся» на звезды, наводя на них не ружье, а телескоп. Направление телескопа определяется по точно разделенным кругам, по которым отсчитываются градусы и их доли — углы поворота телескопа, определяющие его направление. Небесные светила находятся так далеко, что, для того чтобы заметить различие в направлениях, по которым видно светило, ученые должны находиться почти на противоположных сторонах земного шара.

Например, для этой цели один астроном наблюдает светило на севере Европы, а другой в то же время наблюдает его в Южной Африке. Современная техника дает в руки ученых приборы, которые позволяют измерять углы между направлениями телескопа с точностью до одной сотой доли секунды дуги, а ведь секунда дуги в 3600 раз меньше, чем градус (в полной окружности, как мы знаем, содержится 360 градусов).

Зная расстояние между наблюдателями и угол между направлениями, по которым они видят предмет, можно высчитать расстояние до предмета. Это позволяет сделать тот отдел математики, который называется тригонометрией.

Но и не зная тригонометрии, можно убедиться в том, что это так. Проделайте, например, такой опыт. Поставьте на конце длинного стола маленькую чернильницу. Возьмите транспортир, разделенный на градусы. Приложите его к углу стола на противоположном его конце и, приложив линейку, измерьте угол между направлением на другой угол короткой стороны стола и направлением, по которому видна чернильница. Потом перейдите к другому углу короткой стороны стола и сделайте такое же измерение.

Теперь измерьте линейкой длину короткой стороны стола.

На листе клетчатой бумаги нарисуйте отрезок прямой, изображающий короткую сторону стола в уменьшенном масштабе. Например, если эта длина 80 сантиметров, нарисуйте линию длиной 8 сантиметров. Пристройте к ней по транспортиру два измеренных вами угла и продолжите их стороны до пересечения. В получившемся треугольнике измерьте линейкой расстояние до пересечения этих линий. Полученное расстояние в масштабе чертежа и будет расстоянием до чернильницы, которое вы таким образом и определите, не измеряя его непосредственно. Результат будет тем точнее, чем точнее измерите вы нужные углы. Подобно этому землемеры определяют ширину реки, а ученые определяют расстояния до далеких небесных тел.

Производя наблюдения с противоположных сторон земного шара, исследователи вселенной — астрономы — установили расстояние до наиболее близких к нам небесных тел. Ими являются Луна, Солнце и планеты — небесные тела, сходные с Землей и подобно ей вращающиеся около Солнца, но на разных расстояниях и с различной скоростью. Планеты, как и Земля, не имеют собственного света. Их освещает Солнце, а отраженные от них солнечные лучи позволяют нам видеть планеты, делают их похожими на звезды. В действительности вокруг Земли обращается только Луна — ее вечный спутник, шар, меньший, чем Земля, в четыре раза по поперечнику.

ВСЕМИРНОЕ ТЯГОТЕНИЕ

Между небесными телами существует взаимное притяжение, и планеты именно потому обращаются вокруг Солнца, что они им притягиваются. Чем больше количество вещества, или масса, данного тела, тем больше сила его притяжения, но эта сила притяжения быстро убывает с увеличением расстояния между телами. Это свойство всех тел в мире притягиваться друг к другу названо всемирным тяготением и проверено на опытах.

Один из таких опытов демонстрировался в Московском планетарии. На тонкой, но крепкой нити подвешивается горизонтально за середину легкий стержень, на концах которого находятся маленькие свинцовые шарики. Если к этим шарикам приблизить два больших и тяжелых свинцовых шара, то притяжение ими маленьких шариков заставляет стержень поворачиваться. Стержень поворачивается до тех пор, пока нить, на которой он подвешен, не закрутится настолько, что не позволит ему поворачиваться дальше. Удалите большие свинцовые шары — и стержень вернется в свое обычное положение, нить, на которой он подвешен, раскрутится.

Все предметы, в том числе люди, притягиваются друг к другу. Но мы без своей воли не падаем в объятья друг другу потому, что еще сильнее нас притягивает к себе земля, а между подошвами наших ног и землей существует трение, которое препятствует нам сближаться. Если бы Земля была абсолютно скользким шаром, то-есть если бы не существовало трения, то близкие друг к другу предметы непременно собрались бы в кучу. Два человека под действием взаимного тяготения стали бы понемногу сближаться друг с другом. Если бы они находились сначала на расстоянии нескольких шагов друг от друга, то, сближаясь, столкнулись бы примерно через час.

Все предметы падают на землю, потому что их притягивает к себе огромная и тяжелая Земля. Куда нас притягивает — там для нас низ.

Когда-то церковники, ссылаясь на «священное писание», оспаривали шарообразность Земли. Если бы Земля была шарообразна, говорили они, тогда на противоположной стороне Земли «ходили бы вниз головой». Но наука посрамила церковников. Мы знаем теперь хорошо, что во вселенной нет ни верха, ни низа.

Чем дальше планеты находятся от Солнца, тем слабее их притягивает Солнце, но все же этой силы достаточно для того, чтобы планеты обращались вокруг него.