Но время шло. Росли города. В них развивались разнообразные ремесла. Разбогатевшие купцы организовывали военно-торговые экспедиции в дальние страны. Нарождался новый класс — класс буржуазии, который был заинтересован в развитии производства и техники. Для этого нужна наука, необходимо всестороннее изучение природы.
Особое значение приобретала астрономия, помогающая осваивать мир. Астрономические приборы и знание законов движения небесных тел нужны морякам, отправляющимся в неизвестные страны.
Наступает век великих географических открытий. Мореплаватели не находят «края света», убеждаются в шарообразности Земли. Это была эпоха великих открытий и изобретений, названная в истории эпохой Возрождения.
Энгельс писал о том времени, что это был величайший прогрессивный переворот из всех пережитых до того времени человечеством, эпоха, которая нуждалась в титанах и которая породила титанов по силе мысли, страсти и характера. Одним из таких титанов явился великий польский ученый Николай Коперник, создатель научной системы мира.
Размышляя над движением небесных тел во Вселенной, Коперник задумался над простым вопросом: не странно ли полагать, что Солнце и весь небесный свод с тысячами звезд вращаются вокруг Земли? Не правильнее ли предположить, что сама Земля вращается, как волчок, вокруг своей оси и поэтому нам кажется, что весь небесный свод вращается вокруг нас?
Коперник отверг сложную и запутанную систему Птолемея и создал гелиоцентрическую систему мира (гелиос — солнце). Он доказал, что Земля совершает два вида движения: одно вокруг своей оси (суточное движение) и второе — вокруг Солнца (годичное движение).
Вследствие суточного движения Земли вокруг своей оси происходит смена дня и ночи.
Вместе с Землей вокруг Солнца обращаются и другие планеты. По своим размерам они во много раз меньше Солнца. В настоящее время известно девять больших планет нашей Солнечной системы: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон. Кроме того, вокруг Земли и некоторых других планет обращаются их спутники — небесные тела меньших размеров.
У Земли один спутник — Луна. Ныне, в век космических полетов, у Земли и Луны появилось много соседей — искусственных спутников, созданных гением человека.
Луна — такое же холодное тело, как и наша Земля. Светит она отраженным солнечным светом. Если бы Луна излучала собственный свет, мы всегда видели бы ее неизменной — в форме полного светлого диска, подобного Солнцу. Но мы в разное время видим Луну в разных формах — то полной, то в виде узкого серпика, то слегка на ущербе. Причина этого и кроется как раз в том, что Луна не светит сама, а только отражает падающие на нее лучи Солнца.
Наш спутник движется вокруг Земли так, что всегда обращен к нам одной стороной. Когда Луна находится в стороне, обратной Солнцу, сторона лунной поверхности, обращенная к Земле, освещена Солнцем, и мы видим с Земли полный круг Луны. Это полнолуние. Затем Луна, двигаясь вокруг Земли, переходит в следующее положение. Тогда Солнце освещает уже не всю сторону Луны, обращенную к Земле, и мы видим только ту часть ее поверхности, которая освещена Солнцем.
Проходит еще несколько дней, и светлый лунный полукруг превращается в серп. Он становится все меньше и меньше. Наконец исчезает совсем. Наступает время новолуния. В это время Луна находится между Землей и Солнцем. И та сторона лунной поверхности, которая всегда обращена к Земле, совсем не освещается солнечными лучами.
Когда Луна передвигается дальше, мы снова видим часть освещенной лунной поверхности. Это, как говорят, молодой месяц. От одного полнолуния до другого проходит примерно 29 дней.
А теперь — о «механике» солнечного затмения...
Обращаясь вокруг Земли, Луна оказывается временами точно между Землей и Солнцем. Все они как бы располагаются на одной прямой линии. В этом случае и происходит солнечное затмение.
Тень от Луны падает на Землю и заслоняет Солнце. Все, кто окажутся в области этой тени, и будут наблюдать солнечное затмение.
Так как Земля и Луна движутся, лунная тень быстро передвигается по земной поверхности. Поперечник тени может достигать 2170 километров, а длина ее пути превышает иногда 10 тысяч километров.
Вспомните, как в ясный, солнечный день в воздухе проносится самолет. Тень от самолета быстро бежит по земле, на мгновение закрывая от нас солнечный диск. Так же бежит по земной поверхности и громадная тень от Луны, закрывая на несколько минут Солнце.
А что наблюдается вблизи тех мест, где проходит полоса полного солнечного затмения? Там происходит частное солнечное затмение: тень Луны закрывает лишь часть диска Солнца. Ширина полосы такого затмения достигает нескольких тысяч километров.
Есть еще один вид солнечного затмения — кольцеобразное. В этом случае края солнечного диска остаются открытыми, вместо обычного Солнца на небе видно сверкающее кольцо. Как получается такое явление?
Солнце и Луна кажутся нам примерно одинаковыми по своим размерам. Однако это не так. Солнце приблизительно в 400 раз больше в поперечнике, чем Луна, но оно находится от Земли почти в 400 раз дальше, чем Луна. Поэтому и возможны полные солнечные затмения: Луна, проходя
между Землей и Солнцем, полностью закрывает диск Солнца.
Но вот что еще открыла наука. В разное время видимые размеры Солнца и Луны неодинаковы. Почему? Потому что Земля вокруг Солнца и Луна вокруг Земли обращаются по слегка вытянутым кругам — эллипсам. В результате этого расстояние между Землей и Луной, а также между Землей и Солнцем не остается постоянным. В связи с этим изменяются и видимые нами размеры Луны и Солнца.
Бывает так, что Луна кажется нам чуть больше Солнца, а быва-вает и наоборот — Солнце кажется несколько больше Луны. В последнем случае и наблюдается кольцеобразное солнечное затмение: Луна, оказавшись между Солнцем и Землей, не закрывает всего диска Солнца.
Теперь каждое солнечное затмение предсказывается астрономами с очень большой точностью. Предсказания астрономов основаны на знании законов «небесной механики» — как и по каким путям движутся Солнце, Земля и Луна.
В этом отношении большое значение имели открытия Иоганна Кеплера. Как уже говорилось, он установил основные законы движения планет, в том числе и Земли вокруг Солнца. Планеты движутся не по кругу, как думали прежде, а по эллипсу, причем Солнце находится в одном из фокусов этой замкнутой кривой. Следовательно^ планеты обращаются вокруг Солнца, то немного приближаясь к нему, то удаляясь.
Кеплер нашел также зависимость между временем обращения планет вокруг Солнца и их расстоянием от него, определил, что каждая планета движется по своей орбите не с одинаковой скоростью. Чем ближе та или иная планета подходит к Солнцу, тем скорость больше.
Пользуясь законами Кеплера, а также законом всемирного тяготения, астрономы с большой точностью определяют движения планет, предсказывают время будущих затмений и место, где затмения будут видны. Но для таких научных предсказаний приходится производить очень сложные математические вычисления.
В наше время ученые могут за тысячи лет вперед предсказать с точностью до секунды, когда произойдет затмение Солнца и в каком месте Земли люди будут очевидцами такого явления.
Москвичи увидят ближайшее полное затмение Солнца только в 2126 году, 16 октября, около 11 часов утра.
Изучение солнечных затмений имеет важное значение для науки. С деятельйостью Солнца тесно связаны земные явления. Наблюдая полное солнечное затмение, ученые получают новые данные о природе Солнца, о его строении, в частности о природе внешних слоев солнечной атмосферы — солнечной короны.
К каждому полному затмению астрономы ведут тщательную подготовку, специально налаживают различные приборы и инструменты. Для наблюдения и изучения солнечных затмений выезжают в различные места Земли особые экспедиции ученых.
Другим явлением, столь же безобидным и тоже пугающим суеверных людей, является затмение Луны (см. рис. стр. 195).
Издавна многие народы полагали, что затмение Луны означает начало ее болезни. В наши дни оно уже не производит того впечатления, какое бывало прежде. Причины затмения Луны столь же просты и ясны для нас, как и затмения Солнца.
Тут участвуют те же небесные тела — Солнце, Земля и Луна. Когда происходит затмение Луны, Земля находится между Луной и Солнцем, поэтому Луна попадает в тень, которую отбрасывает от себя Земля. Это бывает во время полнолуния.
Надо сказать, однако, что затмение Луны существенно отличается от затмения Солнца. При солнечном затмении в действительности не происходит никакого потемнения самого Солнца. Оно продолжает сиять, как и прежде. Солнечный свет, падающий на Землю, лишь заслоняется спутником Земли — Луной. Иное дело затмение Луны. Она становится действительно темной. Земля загораживает лучи Солнца, падающие на Луну, поэтому Луна — сама по себе темное небесное тело — перестает светить отраженным светом.
Вот почему в отличие от солнечных затмений лунные затмения наступают одновременно во всех тех местах, откуда можно видеть Луну. Иными словами, мы видим затмение Луны в любом месте того полушария Земли, которое обращено в тот момент к Луне.
Это же объясняет причину, почему затмения Солнца мы видим значительно реже, чем лунные затмения. Ведь солнечные затмения наблюдают только на небольших участках поверхности Земли. Так, например, более чем за 800 лет существования Москвы ее жители видели только три полных солнечных затмения. Иначе обстоит дело с затмением Луны.
Кто хоть раз наблюдал затмение Луны, наверное, помнит, что она не перестает быть видимой, а лишь сильно тускнеет и приобретает красноватый цвет. Чем это объясняется? Тем, что в область земной тени попадают солнечные лучи, проходящие через атмосферу земного шара. При этом в воздухе почти целиком поглощаются все спектральные цвета белого света, кроме красных и оранжевых. Попадая в область земной тени, в которой находится Луна, эти лучи и придают лунной поверхности красноватый цвет.