Константин Циолковский - Вне Земли
Гельмгольц и Галилей пригласили желающих в залу собраний, чтобы отдохнуть и побеседовать.
Публика разместилась как хотела: кто в креслах, кто на местах, расположенных амфитеатром. Освежались фруктами и легкими напитками. Стоял гул голосов. Говорили много о ракете и ее пассажирах. Спорили воодушевленно. Противоречили.
Галилей предложил поговорить. Все уселись поудобнее и затихли.
— Господа! — сказал Галилей. — Я желал бы вам объяснить, что должны испытать путешественники в своей ракете. Я слышал ваши споры: не о всем вы рассуждали правильно. Допустим, что на ракету, — только на одну ракету, а не на тела, в ней заключенные, — действует постоянная сила в одном направлении, как, например, давление газов при взрыве. Силы тяготения Земли и других небесных тел пусть пока не будет. Ракета под влиянием этой силы приобретает равномерно-ускоренное движение, т. е. будет двигаться со скоростью, возрастающей пропорционально истекшему времени. Всякое тело, заключенное в ракете, но не касающееся ее, покажется падающим по направлению, обратному действующей на ракету внешней силе. Таким образом, все тела в ракете падают равномерно-ускоренно. Так покажется. Если же этому мешает пол ракеты, стол или другая подставка, то тело давит на нее. Это и есть кажущаяся тяжесть, которая по своим результатам ничем не отличается от тяжести, производимой планетами. Величина этой кажущейся тяжести тем более, чем больше скорость, приобретаемая ракетой ежесекундно. Ускорение на Земле составляет около 10 метров. Если и ракета будет получать от внешней силы ежесекундно такую же скорость, то в ней образуется тяжесть такая же, как на поверхности Земли. Если это секундное ускорение будет в 10 раз больше, то кажущаяся тяжесть в ракете тоже будет в 10 раз больше земной. Направление этой искусственной тяжести будет, как я сказал уже, обратно направлению действующей на ракету силы.
— Ну, и какое же влияние должны оказывать Земля, и Солнце планеты на кажущуюся тяжесть в ракете? — послышались голоса.
— К этому я сейчас и перехожу, — сказал Галилей. — Рассмотрим, например, действие земного тяготения.
— Притяжение земного шара действует не на одну ракету, но и на все тела, в ней заключенные. Если ракета будет куда-нибудь двигаться под влиянием этой всепроницающей силы, то и всякое другое тело в ракете или около нее будет двигаться совершенно так же под влиянием этой силы. Наблюдателю в ракете не будет видно разницы между движениями ракеты и окружающих ее тел. Стало быть, влияние земного тяготения не может быть обнаружено по отношению к ракете. Вывод такой: не только Земля, но и никакие небесные тела не могут иметь влияния на кажущуюся тяжесть в ракете, т. е. они не могут ее ни увеличить, ни уменьшить. Разумеется, это относится к силам прямолинейным, равномерным и всепроницающим.
— Следовательно, — сказал Гельмгольц, — кажущаяся тяжесть в нашей ракете исключительно зависит от секундного ускорения, приобретаемого ею под давлением взрывающихся в ее трубах газов. Если эта получаемая ежесекундно прибавка скорости (или ускорение) составляет 100 метров, то все тела в ракете сделаются в 10 раз тяжелее, чем на Земле. Земля же, Солнце и планеты не имеют никакого влияния на кажущуюся тяжесть.
— Из этого еще видно, что, когда взрывание прекратится и ракета перестанет получать ускорение от давления газов, — заметил итальянец, — относительная тяжесть должна исчезнуть без следа, несмотря на какое угодно могущественное действие всепроницающих сил тяготения. Тогда путешественники повиснут, так сказать, в своей атмосфере: падать не будут, давить на пол и подставки — также. Они будут подобны рыбам в воде, только не будут при своем движении испытывать громадного препятствия, т. е. сопротивления воды.
— Интересное, прекрасное состояние, — послышались голоса из аудитории.
— Вот вопрос, — сказал один из слушателей, — когда ракета зайдет за границы атмосферы, то наружное давление на нее прекратится… Не разорвет ли тогда ракету упругость внутренней ее атмосферы?
— Прочность стенок ракеты может выдержать давление в 100 раз большее. Притом ракета наполнена чистым кислородом, в 10 раз менее плотным, чем воздух. Упругость, значит, будет в 10 раз меньше упругости воздуха и в два раза меньше парциального давления кислорода в атмосфере Земли. Давление на стенки от этого также будет в 10 раз меньше атмосферного. Отчего же тогда разорвется ракета?
— Не будет ли редка такая атмосфера в ракете и не вызовет ли кровотечений? — сказал один мастер.
— Путешественники уже испытали благополучно эту атмосферу при опытах, — сказал Гельмгольц. — Но если она окажется им не по силам, они могут уплотнить свою газовую среду прибавлением азота в какой желательно степени.
— А вот еще… Температура… — спросил очень молодой человек. — Ведь температура небесного пространства близка к абсолютному нулю, или к 273° холода по Цельсию. Как с этим быть? Выдержат ли эту температуру люди?
— Температура пространства определяется термометром, — сказал Гельмгольц. — Так что мы узнаем, собственно, температуру термометра. Если нет никаких лучеиспускающих небесных или земных тел, то, конечно, вследствие беспрепятственной потери теплоты путем лучеиспускания, термометр, как и всякое другое изолированное тело, должен потерять всю свою теплоту и, значит. охладиться до абсолютного нуля, или до 273° холода.
— Неизвестно даже, что бы тогда произошло с телом, — заметил Галилей, — может быть, его свойства совершенно преобразились, сцепление бы безмерно увеличилось, может быть, оно бы сильно сжалось или даже исчезло…
— Да, — сказал, Гельмгольц, — трудно себе вообразить, что произойдет тогда с телом. Но пространство эфира переполнено вибрациями разного рода, бешеным движением электронов и еще множеством меньших частиц материи. То и другое испускают звезды, планеты, Земля и сам эфир. Так что на практике движение атомов термометра или другого тела не может прекратиться, не может исчезнуть вся энергия из тела. Лучеиспусканием удаленных солнц, или звезд, а также планет мы можем пренебречь: по отношению к Солнцу оно ничтожно. Наша же ракета при некотором удалении от Земли почти постоянно подвержена действию солнечных лучей. Спрашивается, какую же температуру они ей могут дать?
— Это зависит не только от расстояния тела до Солнца, но и от формы, цвета, движения и других свойств тела, — сказал Галилей.
— Совершенно верно! — подтвердил Гельмгольц. — Ученый Стефан нашел закон, по которому можно решить хотя бы приблизительно вопрос о температуре планет и других даже малых тел, при разных условиях и ограничениях. Основываясь на его исследованиях, можем сообщить следующее. Пластинка, перпендикулярная к лучам Солнца, на расстоянии Земли, покрытая с одной стороны (обращенной к лучам) сажей, а с другой — защищенная от потери теплоты, должна нагреться до 152°. Это наибольший предел температуры на Земле. На Луне такая температура должна встречаться. Если дан шарик, покрытый сажей и вращающийся, то средняя его температура будет 27°. То же можно получить для ракеты при черной окраске; но понятно, если защитить одну из сторон ее (теневую) от лучеиспускания и придать ей надлежащую форму, то температура может подняться и дойти до 152°. Если шарик не черен и заметную часть лучей рассеивает в пространство, то средняя температура будет ниже. Так, при условиях Земли, когда рассеивается 20 %, температура будет 13°. (Средняя температура земного шара, приведенная к уровню океана, равна 15½°)
