Первое из этих движений, как мы уже видели, кажущееся и объясняется оно вращением Земли вокруг оси; о причинах второго движения будет сказано несколько дальше.
Другим небесным светилам древние учёные приписывали свои особые, отличные от Солнца движения. Так, они думали, что звёзды имеют только одно движение вокруг Земли: раз в сутки они обходят Землю кругом. Луне же и нескольким особенным звёздам, заметно изменяющим своё положение на звёздном небе и названным планетами, они, кроме суточного движения вокруг Земли, приписывали ещё другие, более медленные движения, подобные годовому движению Солнца. Считалось, что Луна обходит вокруг Земли немного меньше, чем в один месяц, а планеты в различные промежутки времени от одного года до 30 лет.
Разнообразие и сложность движений небесных тел заставили древних учёных придумать для них очень запутанные объяснения. Особенно много трудностей было с объяснением движения планет, которые движутся по звёздному небу (как это кажется с Земли) по очень замысловатым петлеобразным путям. А так как было важно (главным образом для нужд мореплавания) знать наперёд, где будут расположены на небе Солнце, Луна и планеты, древним учёным пришлось составлять таблицы движений этих небесных тел. Это было делом чрезвычайно сложным, но всё-таки учёные с такой работой справились, чем сильно помогли мореплавателям определять своё местоположение в морях и океанах.
Однако, с течением времени обнаружилось, что составленные таблицы стали давать ошибочные положения планет на небе. Пришлось снова делать огромную работу и пересоставлять планетные таблицы заново. Но и эти новые таблицы вскоре потеряли требуемую от них точность.
И вот тот же великий учёный Николай Коперник, который объяснил суточное движение Солнца вращением Земли вокруг земной оси, дал правильное, совершенно новое объяснение годовому движению Солнца между звёзд и запутанным движениям планет. В своей книге Коперник показал убедительно и ясно, что все расчёты движений небесных светил станут значительно проще, если считать, что планеты движутся не вокруг Земли, а вокруг Солнца и что сама Земля тоже движется вокруг Солнца.
Таким образом, оказывается, что и второе движение Солнца — годичное между звёзд — также только кажущееся. На самом деле, это Земля обходит в течение года кругом Солнца, и поэтому мы видим Солнце в разное время около различных звёзд.
Это новое учение Коперника о движении Земли христианская церковь встретила чрезвычайно враждебно. Ведь Коперник считал Землю не за основу и середину мира, вокруг которой движутся все небесные светила, а за одну из планет, движущихся вокруг Солнца. Только Луну Коперник считал движущейся вокруг Земли. Таким образом, по учению Коперника, Земля теряла своё исключительное положение в мире. А ведь не только христианская религия, но и все другие религии всегда рассматривали Землю как жилище человека, специально для него созданное богом. Все же небесные тела созданы только для того, чтобы обслуживать человека: Солнце — освещать и согревать почву, Луна — светить ночью, звёзды — главным образом для того, чтобы в ночное время помогать путешественникам находить правильное направление.
Когда учение Коперника о движении Земли вокруг Солнца стало распространяться, среди учёных того времени нашлось довольно много сторонников этого учения, но христианская церковь начала ожесточённую борьбу с новым учением. Коперника в это время уже не было в живых и с ним ничего нельзя было сделать, но зато один из самых выдающихся людей того времени — Джордано Бруно, как и Коперник, учивший о движении Земли и считавший, что жизнь существует не только на ней, но и на других небесных телах, был в 1600 году по постановлению католического церковного суда сожжён живым на костре в Риме.
Другой последователь Коперника — великий учёный Галилей — был в 1633 году осуждён римским папой на пожизненное тюремное заключение.
9. Как доказать, что Земля движется вокруг Солнца?
Было бы очень трудно решить вопрос, что вокруг чего движется — Земля вокруг Солнца, или Солнце вокруг Земли, если бы с Земли не было видно звёзд и планет, ну, положим, если бы небо по ночам всегда было пасмурным. Коперник жил в те времена, когда ещё не существовало точных инструментов. Поэтому ни он сам, ни его современники не могли обнаружить ничтожно малые изменения в положении звёзд на небе, вызываемые движением Земли. Но современная нам наука хорошо знает, что такие изменения действительно существуют, и считает их за основное доказательство движения Земли вокруг Солнца.
Проделайте следующий опыт, который поможет вам разобраться в этом доказательстве движения Земли.
Выйдите на открытое место и разыщите удалённое дерево, фабричную трубу или телеграфный столб.
Обернитесь к дереву лицом и вытяните перед собой правую руку с поднятым вверх указательным пальцем.
Закройте левый глаз и, смотря одним правым глазом, передвиньте правую руку так, чтобы палец закрыл собой дерево.
Не изменяя положения правой руки, закройте правый глаз и смотрите одним левым.
Что при этом произойдёт?
Оказывается, что если вначале, когда вы смотрели правым глазом, ваш палец закрывал дерево, то после того, как вы стали смотреть левым глазом, палец перестал закрывать дерево и сместился от него вправо. Почему же это случилось? Ведь и вы сами, и ваш палец, и дерево всё время не изменяли своего положения.
Ответ ясен: первый раз вы смотрели правым глазом, второй раз — левым. Следовательно, вы смотрели не из одного и того же места, а из разных мест. Поэтому вам и показалось, что палец переместился.
Таких опытов с более близкими и более далёкими предметами вы можете проделать сколько угодно как под открытым небом, так и в комнате. Во всех случаях вы убедитесь, что когда вы будете смотреть поочерёдно то правым, то левым глазом, более близкие предметы будут перемещаться относительно далёких предметов, то есть более далёкие предметы будут как бы оставаться на месте, а более близкие — смещаться в сторону.
Посмотрим теперь, как все эти опыты смогут нам помочь понять то основное доказательство движения Земли, о котором мы говорили.
Звёзды находятся от Земли и от Солнца на огромных расстояниях. Эти расстояния во много раз больше расстояния, отделяющего Землю от Солнца. Но есть звёзды более близкие и более далёкие. И нередко на небе можно найти две такие неподалёку расположенные друг от друга звезды, из которых одна значительно дальше от нас, чем другая. Если бы Солнце двигалось вокруг Земли, а Земля неподвижно покоилась на одном месте, мы никогда бы не наблюдали, что более близкие звёзды смещаются в течение года относительно более далёких. Но так как в действительности движется Земля вокруг Солнца, мы в различные времена года смотрим на звёзды не из одного и того же места, а из различных мест. Поэтому нам кажется, что более близкие к нам звёзды перемещаются относительно более далёких звёзд. Эти перемещения совершаются с очень большой правильностью и каждое из них заканчивается и вновь начинает повторяться через один год, то есть тогда, когда Земля, обойдя Солнце кругом, возвращается на прежнее место.
Сравним теперь это перемещение звёзд с перемещением пальца относительно дерева.
Почему палец перемещался? По двум причинам. Во-первых, потому, что вы меняли глаз: смотрели то правым, то левым глазом, то есть смотрели из разных мест. Во-вторых, потому, что палец был ближе к вам, чем дерево.
Почему при движении Земли вокруг Солнца звёзды смещаются друг относительно друга? Тоже по двум причинам. Во-первых, потому, что мы находимся на движущейся вокруг Солнца Земле и в разные дни года смотрим на звёзды из разных мест. Во-вторых, потому, что есть более близкие и более далёкие звёзды.
Рис. 7. Объяснение смещения звёзд, происходящего от движения Земли вокруг Солнца
Посмотрите на рис. 7. Большой круг на этом рисунке изображает путь, который Земля проходит вокруг Солнца в течение года. Маленький кружок в центре этого круга изображает Солнце. В правой части рисунка видны две звезды: более близкая и более далёкая. Если Земля находится в месте, обозначенном на рисунке буквой А, мы, глядя с Земли на звёзды, должны увидеть более близкую звезду левее более далёкой звезды. Но когда Земля переместится в место, обозначенное буквой Б, более близкая звезда будет видна нам правее более далекой звёзды. Таким образом, из-за движения Земли вокруг Солнца нам будет казаться, что более близкая звезда изменяет своё положение относительно более далёкой звезды.
Наблюдаются ли такие смещения звёзд на самом деле? Мы уже говорили, что наблюдаются. Только обнаружить эти смещения оказалось делом очень трудным, так как они из-за большой удалённости звёзд очень малы. Первый раз такое смещение удалось открыть и измерить всего лишь 100 с небольшим лет тому назад, то есть спустя, приблизительно, 300 лет после смерти Коперника. Но за последнее время такие смещения были обнаружены и измерены уже у нескольких тысяч звёзд.
Существуют и другие убедительные доказательства того, что Земля действительно движется вокруг Солнца.
10. Отчего происходит смена времён года?
Итак, Земля имеет два различных движения. Во-первых, она поворачивается вокруг своей оси один раз в сутки. Во-вторых, она обходит вокруг Солнца в течение одного года. В результате первого движения Земли происходит смена дня и ночи; в результате второго, как это вы сейчас увидите, происходит смена времён года.
Если бы Земля двигалась вокруг Солнца так, что ось её вращения всё время была расположена под прямым углом к солнечным лучам, никакой смены времён года на Земле не существовало бы. Посмотрите на рис. 4. Откуда бы Солнце ни освещало Землю — справа, слева, спереди или сзади, лишь бы его лучи падали на земную поверхность под прямым углом к земной оси, — никакой разницы не получилось бы. Во всех случаях лучи Солнца падали бы отвесно на земном экваторе и скользили бы вдоль земной поверхности у полюсов. В любом месте на Земле (кроме полюсов), из-за её вращения вокруг оси, ночь тянулась бы 12 часов и столько же продолжался бы день. Солнце всегда бы всходило на востоке и садилось на западе, совершая по небу изо дня в день всё один и тот же путь. Смены времён года на Земле не было бы.