Весьма возможно, что среди нескольких сот так называемых «малых планет», или астероидов, обращающихся между Марсом и Юпитером, имеются миры именно с такой «отрицательной тяжестью» в экваториальной полосе или даже на всей планете.
Глава четвертаяВсемирное тяготение. Вес и масса
Велика ли сила притяжения?
Никто не спорит против того, что все земные предметы притягиваются Землей. Но когда нам говорят, что эти предметы притягивают также и друг друга, мы не особенно склонны этому верить: в обыденной жизни ведь ничего подобного не замечается. Почему же, в самом деле, закон всемирного притяжения не проявляется постоянно вокруг нас в обычной обстановке? Потому что для небольших предметов сила притяжения чрезвычайно мала. Два человека, отстоящие на расстоянии одной сажени друг от друга, несомненно притягивают один другого, – но сила эта ничтожна: для людей среднего веса она равна 1/100 миллиграмма. Это значить, что два человека притягивают друг друга с такою же силой, с какой гирька в 1/100 миллиграмма давит на чашку весов; только в высшей степени чувствительные весы способны обнаружить столь ничтожную прибавку веса! Такая сила, понятно, не может сдвинуть нас с места – этому мешает трение наших подошв о пол. Чтобы сдвинуть нас, например, на деревянном полу (коэффициент трения подошв о пол = 3 %), нужна сила не меньше чем 3/100 веса нашего тела, т. е. около двух килограммов (5 фунтов). Теперь сравним эту силу с ничтожной силой притяжения 1/100 миллиграмма. Миллиграмм – тысячная доля грамма; грамм – тысячная часть килограмма; значит, 1/100 миллиграмма составляет одну двухсотмиллионную долю той силы, которая нужна, чтобы сдвинуть нас с места! Удивительно ли, что при обычных условиях мы не замечаем даже намека на взаимное притяжение земных тел?..
Другое дело, если бы не существовало трения: тогда ничто не мешало бы даже и весьма слабому притяжению вызвать взаимное сближение тел. Но, при силе в 1/100 миллиграмма, скорость этого движения для грузных тел должна быть ничтожна. Вычислено, что, при отсутствии трения, два человека, отстоящие на расстоянии полусажени, в течение первого часа придвинулись бы друг к другу всего на 1/3 вершка[26]; в следующий час каждый из них прошел бы по 1 вершку; в третий час – по 2 вершка; движение все ускорялось бы, но не ранее чем через пять часов оба человека сблизились бы вплотную.
Так ничтожна сила тяготения между небольшими массами. Для больших она возрастает пропорционально произведению масс. Но тут многие склонны преувеличивать эту силу. Один ученый – правда, не физик, а зоолог – уверял меня, что странное явление взаимного притяжения, наблюдаемое нередко между морскими судами, зависит от силы всемирного тяготения! Нетрудно простым вычислением показать, что тяготение здесь ни при чем и что два самых тяжелых корабля на расстоянии 50 саженей притягивают друг друга с силой всего в ¾ фунта; разумеется, такая сила недостаточна, чтобы сообщить кораблям хотя бы самое ничтожное перемещение.
Истинную причину притяжения кораблей мы объясним позже, в главе о свойствах жидкостей. А пока будем продолжать заниматься всемирным тяготением. Ничтожная для небольших масс, сила тяготения становится очень ощутительной, когда речь идет о колоссальных массах небесных тел. Несмотря на невообразимо огромное расстояние, отделяющее нас от Солнца, Земля удерживается на своей орбите единственно лишь силой тяготения, – иначе наша планета двигалась бы по прямой линии. Если бы сила притяжения вдруг почему-либо исчезла, Земля полетела бы по линии, касательной к своей орбите, и навеки умчалась бы в бездонную глубь мирового пространства.
Стальной канат от Земли до Солнца
Вообразите, что могущественное притяжение Солнца вдруг почему-либо исчезло, и Земле предстоит печальная участь навсегда удалиться в холодные и мрачные пустыни мироздания. Само собою разумеется, что человечество не пожелало бы примириться с мыслью о ледяной могиле, и инженеры стали бы изыскивать способы предотвратить катастрофу. Вы можете представить себе – фантазировать ведь позволительно о чем угодно, – что инженеры решили заменить невидимые цепи притяжения материальными связями, т. е. попросту соединить Землю с Солнцем крепкими стальными канатами. Что может быть крепче стали, способной выдержать натяжение в 2000 пудов на каждый квадратный дюйм? Стальной брус с поперечником в 11 дюймов имеет в сечении 120 кв. дюймов; он, значит, может выдержать натяжение в 240.000 пудов. Как вы полагаете, сколько стальных балок такой толщины понадобилось бы протянуть между Землей и Солнцем, чтобы заменить взаимное притяжение этих светил?
Рис. 43. Притяжение Солнца искривляет путь движения Земли: центробежная сила стремится умчать Землю по направлению ЕR.
Вы думаете, дело обошлось бы какой-нибудь тысячью или сотней тысяч стальных балок? Ошибаетесь: на нашей планете едва хватило бы места, чтобы поместить основания всех брусьев, потому что их потребовалось бы по одной на каждый квадратный фут обращенной к Солнцу земной поверхности! Все материки и океаны были бы покрыты лесом этих стальных столбов, и при том так густо, что нельзя было бы проходить между ними: один от другого отделялся бы всего двумя дюймами!
Вот как невообразимо могущественна та невидимая сила, которая притягивает нашу планету к Солнцу.
Вся эта колоссальная сила проявляется лишь в том, что искривляет путь движения Земли: каждую секунду Земля уклоняется от касательной к ее орбите на 1/8 дюйма, благодаря чему путь нашей планеты превращается в круговой (вернее – эллиптический). Вы изумлены: чтобы придвинуть Землю в одну секунду на 1/8 дюйма – толщину этой строки, – нужна такая исполинская сила?.. Это только показывает, как огромна масса земного шара, если даже такая чудовищная сила может сообщить ей лишь самое незначительное перемещение.
Можно ли укрыться от силы тяготения?
Сейчас мы фантазировали о том, что было бы, если бы взаимное притяжение между Солнцем и Землей исчезло: освободившись от невидимых цепей притяжения, Земля умчалась бы в бесконечный простор вселенной. А что стало бы со всеми земными предметами, если бы не было тяжести? Ничто уже не привязывало бы их к нашей планете, и при малейшем толчке они уносились бы прочь – в межпланетное пространство.
Английский писатель Уэллс воспользовался подобного рода идеей, чтобы описать в романе фантастическое путешествие на Луну. В этом произведении («Первые люди на Луне») остроумный романист указывает на очень оригинальный способ путешествовать с планеты на планету. А именно: ученый герой его романа изобрел особый сплав, который обладает замечательным свойством – непроницаемостью для силы тяготения. Если слой такого сплава подвести под какое-нибудь тело, то оно освободится от притяжения Земли и станет невесомым. Это фантастическое вещество Уэллс назвал «кеворитом» – по имени своего героя, изобретателя Кевора.
«Целью своих исследований Кевор поставил изготовление особого вещества, которое было бы совершенно непроницаемо для всех видов излучаемой энергии. Человек может изготовить пластинки, через которые не проникает свет, тепло, электричество и т. п., – но он не в силах устранить от какого-либо тела влияние тяготения, т. е. тяжести. Однако нет никакого разумного повода утверждать, что это вообще невозможно. И всякий поймет, какой переворот должно произвести подобное чудодейственное вещество. Если, например, надо поднять какую-нибудь тяжесть, то, как бы чудовищна она ни была, достаточно поместить под ней пластинку этого вещества, – и ее свободно можно поднять соломинкой».
Теперь читатель без труда поймет, каким образом при помощи такого вещества романист отправляет своих героев в особом снаряде на Луну. Устройство снаряда описано в романе так:
«Представьте себе полый шар, достаточно большой для того, чтобы внутри его свободно могли поместиться два человека со своим багажом. Шар должен быть построен из толстого стекла, а снаружи покрыт стальной оболочкой. В особых приемниках должны находиться достаточные запасы сжатого воздуха, пищи, воды и т. д., – словом, всего необходимого.
Внутренний стеклянный шар может быть вылит из одного сплошного куска стекла, с одним только входным отверстием. Но зато наружная стальная оболочка должна состоять из ряда отдельных полос, из которых каждую можно было бы скатывать, как штору.
При такой системе наружная оболочка шара, покрытая слоем кеворита, будет состоять как бы из целого ряда окон, которые мы по своему усмотрению можем закрывать шторами. Если мы закроем все шторы, то в шар не будет проникать ни свет, ни тепло, вообще никакой вид излучаемой энергии – и шар полетит в пространство. Но представьте себе, что вы открыли хотя бы одно окно. Тогда всякое крупное тело, находящееся в направлении этого окна, непременно должно притянуть нас к себе.
Мы будем иметь полную возможность передвигаться по мировому пространству, куда нам будет угодно. Для этого нужно только подвергать себя влиянию силы тяготения того или иного мирового тела».
Как полетели на Луну герои Уэллса
Интересно описан у романиста самый момент отправления межпланетного вагона в путь. Тонкий слой «кеворита», покрывающий наружную поверхность снаряда, делает его как бы совершенно невесомым. Вы понимаете, что невесомое тело не может спокойно лежать на дне воздушного океана; с ним должно произойти то же, что происходит с пробкой, погруженной на дно озера: пробка быстро всплывает на поверхность воды. Точно так же невесомый снаряд – отбрасываемый к тому же и центробежной силой вращающегося земного шара, – должен стремительно подняться ввысь и, дойдя до крайних границ атмосферы, по инерции продолжать свой путь в мировом пространстве. Герои романа так и полетели. И, очутившись далеко за пределами атмосферы, они, открывая одни заслонки, закрывая другие, подвергая свой снаряд притяжению то Солнца, то Земли, то Луны, – добрались до поверхности нашего спутника. Впоследствии один из путешественников на том же снаряде благополучно возвратился на Землю.