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?..»
И я отвечу. А знаешь ли ты, что только благодаря искусственным спутникам телевизионное вещание охватило почти всю территорию нашей огромной страны? Что теперь передачи из Москвы и Ленинграда, Киева, Таллина и Риги могут смотреть за Уралом, а продукция телецентров Дальнего Востока может идти к нам на запад? Что спутники работают помощниками метеорологов, помогают составлять синоптические карты? Что советские космонавты проводили геологическую съёмку с борта космического корабля, определяя районы залежей полезных ископаемых?..
Всё! Не стану больше приводить возражений. Потому что все вопросы, которые начинаются со скептического
Прыжок над парком Монсо
В один из осенних дней 1797 года тысячные толпы парижан собрались в парке Монсо. Они пришли сюда, чтобы посмотреть на невиданный ещё опыт своего соотечественника воздухоплавателя Жака Гарнерена. Гарнерен решил, поднявшись на воздушном шаре, бросить его и с парашютом опуститься на землю. Такого ещё не проделывал никто в мире.
Затея Гарнерена казалась просто безрассудной.
Между тем шар с воздухоплавателем поднимался всё выше и выше. Под огромным баллоном складками колыхался купол парашюта, от него тянулись верёвки к маленькой плетёной корзинке, и в ней стоял бесстрашный Гарнерен. Вот уже от земли до шара добрый километр. Гарнерен ножом отрезает парашют. Крик ужаса невольно вырвался у многих, когда корзина с воздухоплавателем оторвалась от шара и камнем полетела вниз. За ней тащилась белая полоска нераскрытого парашюта. Но уже через секунду — другую в воздухе закачался чудесный зонт.
Счастливый Жак Гарнерен стоял в корзинке и размахивал трёхцветным национальным флагом.
П. Клушанцев
КАКАЯ ТЫ, ВЕНЕРА?
Вечереет. Тихо. Торжественные минуты — дневное светило величаво опускается к горизонту. Медленно погружается за тёмные зазубринки далёкого леса.
Небо в этой стороне серо-розовое. И вот словно острой иглой кто-то проколол в нём крохотную дырочку. Появилась еле заметная серебристая точка. Это планета Венера.
Сгущаются сумерки. Серебристая точка становится яркой звездой. Она медленно опускается к горизонту, следуя за Солнцем.
Постепенно одна за другой начинают загораться на небе звёзды. Наступает ночь. Небо стало сине-чёрным и усыпано голубоватыми огоньками. Они подмигивают, мерцают. А Венера, опустившись ещё ниже, сияет не мигая, как фонарик. Вскоре она заходит. В этот период Венера — «Вечерняя звезда».
Каждый следующий вечер она загорается на небе всё ближе к Солнцу. Как бы догоняет его. Затем окончательно растворяется в его сиянии.
Некоторое время её не видно совсем.
Потом она начинает появляться по утрам. Становится «Утренней звездой». В розовых лучах зари шествует теперь Венера впереди готовящегося взойти Солнца, как бы указывая ему дорогу. Все звёзды гаснут на светлеющем небе. А эта горит долго-долго. И только перед самым появлением дневного светила, постепенно съёжившись, превратившись в крохотный «иголочный укол», незаметно исчезает.
После Солнца и Луны Венера самое яркое светило нашего неба. Древние люди видели в ней богиню красоты. Им казалось, что прекрасная молодая женщина, одетая в белоснежные одеяния, на колеснице, запряжённой волшебными конями, величаво едет по небосводу. На лбу у неё горит огромный бриллиант. Его-то мы и видим как ослепительно яркую серебряную звезду.
Много прекрасных сказок и легенд было сложено про Венеру. Но разглядеть её подробно было невозможно. Что увидишь простым глазом? Звёздочка — и всё. Точечка.
Но вот наступил 1609 год. Итальянский астроном Галилео Галилей построил первый в мире телескоп. Маленький, примитивный. Но всё же он увеличивал, приближал в тридцать раз.
Галилей направил свой телескоп на Венеру. На месте звёздочки был виден белый серпик, маленькая «луна»!
Галилей был поражён. Он стал следить за Венерой. Её фазы менялись так же, как у Луны. То Венера становилась полная. То видна была половинкой. То превращалась в тоненький серп, после чего совсем пропадала.
Стало ясно, что Венера сама не светится. Что она — огромный белый шар, ярко освещённый Солнцем с одной стороны. А кажется нам звёздочкой лишь потому, что находится очень далеко.
Изредка случается, что Венера, двигаясь по небу, перегоняя Солнце, проходит прямо на фоне его яркого диска. Глазом её тут, конечно, не различишь. А в телескоп она видна в этот момент чёрным кружочком поперечником в 1/30 Солнца.
Такой случай довелось наблюдать в 1761 году великому русскому учёному Ломоносову. Он сразу заметил, что, когда Венера «сползала» с Солнца, у неё появился яркий ободок. Это может быть только в том случае, если Венера не голый шар, как наша Луна, а покрыта каким-то «пушком», какой-то полупрозрачной оболочкой.