К. Огородников - На чем Земля держится
На протяжении всей истории правильные научные воззрения пролагали себе дорогу в жестокой борьбе с отжившими и лженаучными воззрениями, с поповщиной и мракобесием.
С победой социализма перестаёт существовать эта помеха развитию научной мысли, а правильное, научное образование делается доступным миллионам трудящихся.
Как же отвечает современная наука на вопрос: на чём держится Земля и почему она не падает вниз? Прежде чем ответить на этот вопрос, нам придётся повнимательнее разобраться в некоторых привычных для нас понятиях, о которых мы совсем отвыкли размышлять.
3. ЧТО ЗНАЧИТ СЛОВО «ВНИЗ»?
Когда мы нечаянно роняем из рук какую-нибудь стеклянную вещь и она, ударившись об пол, разбивается, то мы только браним себя за неосторожность. Само падение этой вещи нас, конечно, нисколько не удивляет. Мы с младенческих лет привыкли к тому, что все тела, если они лишены поддержки, падают вниз, на землю. Почему же они падают?
Давайте подумаем над этим вопросом. Все мы знаем из повседневного опыта, что для того чтобы вывести какое-нибудь тело из неподвижного состояния, к нему нужно приложить силу. Если неподвижное тело не трогать, то оно будет продолжать оставаться неподвижным до тех пор, пока какая-нибудь сила не выведет его из состояния покоя. Мы знаем также, что если любой предмет на Земле лишить опоры, то он начнёт падать, т. е. двигаться. Это может означать только то, что на всякое тело, находящееся на Земле, действует какая-то сила, направленная вниз. Пока тело лежит на какой-нибудь опоре, оно не падает, но сила, тянущая его вниз, всё время продолжает существовать. Она в это время лишь заставляет тело давить на опору. Положите на стол какой-нибудь очень тяжёлый предмет — и вы заметите, с какой большой силой он давит на стол. Если ножки стола недостаточно крепкие, то они могут под тяжестью груза подломиться, и тогда ваш предмет, получив свободу движения, с грохотом упадёт на пол. Эту силу всякий очень хорошо знает. Она называется весом. Каждый может легко испытать этот вес, стоит только взять в руки любой тяжёлый предмет. Таким образом, мы можем сказать, что вес тела — это сила, тянущая тело к Земле. Но что это за сила? Почему она существует?
Правильный ответ на этот вопрос нашёл великий учёный Ньютон, открывший закон всемирного тяготения. Он первый понял, что причина веса тел лежит в Земле. Вес тел есть сила, и с этой силой Земля притягивает к себе все находящиеся на ней тела. Итак, вес тела есть не что иное, как сила земного притяжения.
Все земные тела падают вниз. Но что означает это столь привычное слово — «вниз»? Разберёмся в нём. На первый взгляд кажется, что и спрашивать тут не о чем. «Вниз» — это значит прямо под ноги, так же, как «вверх» — значит прямо над головой. Это кажется настолько ясным и простым, что как будто не требует никаких дальнейших пояснений. Если же мы захотим поточнее узнать направление вниз, то и это легко сделать, достаточно лишь на верёвочке подвесить небольшой груз, он несколько секунд покачается и успокоится. Наша верёвочка будет тогда направлена по отвесной линии, и тог её конец, на котором привязан груз, будет совершенно точно определять нужное нам направление, т. е. «вниз».
Но спросим теперь себя: одинаково ли направление вниз для всех людей на Земле, или нет? На первый взгляд опять-таки и здесь спрашивать не о чем, так как мы привыкли видеть, что все отвесные линии всюду, как будто, направлены в точности одинаково. Стоит только вспомнить, например, отвесные стены городских зданий, телеграфные или трамвайные столбы. Все они направлены не вкривь и вкось, а всегда отвесно и параллельно друг другу.
Однако ошибочно думать, что, например, телеграфные столбы по всей Земле направлены одинаково. Так было бы, если бы Земля наша была плоской. Тогда, конечно, все телеграфные столбы стояли бы параллельно друг другу. Но дело в том, что Земля наша не плоская, а круглая, как шар. И потому на ней направление вниз означает на самом деле направление к центру земного шара. А направления к центру шара из разных точек его поверхности совершенно неодинаковы. Например, если взять двух антиподов, т. е. людей находящихся на противоположных сторонах земного шара: одного, скажем, где-нибудь у нас в СССР, а другого — в Южной Америке, то направление «вниз» для одного будет таким же, как направление «вверх» для другого, и наоборот (рис. 4).
Рис. 4. Древний рисунок, изображающий Землю с антиподами.
Лет четыреста тому назад, когда шаровидная форма Земли ещё не была так хорошо известна, как теперь, вопрос об антиподах приводился иногда в качестве доказательства против шаровидности Земли. Тогда многие думали, что на противоположной стороне Земли люди не могли бы жить, так как они должны упасть с Земли.
Сейчас шаровидность Земли не может вызвать ни у кого никаких сомнений. Что Земля имеет форму шара, следует хотя бы из того, что мы совершаем вокруг Земли кругосветные путешествия. Ясное дело, что, будь Земля плоская, такие путешествия были бы невозможны. В наше время почти вся земная поверхность тщательно измерена, изготовлены сотни и тысячи всевозможных географических карт; размеры и форма земной поверхности известны теперь с очень большой точностью. Теперь никто не может сомневаться в том, что антиподы на Земле существуют. Мы, обитатели Европейской части СССР, являемся антиподами по отношению к жителям Южной Америки и тем не менее никуда с Земли не падаем.
Рис. 5. В различных частях земного шара направление «вниз» будет различное.
Ошибка противников шаровидности Земли теперь для нас ясна. Они просто не учли того факта, что направление «вниз» в различных частях земного шара различное и всегда означает направление к центру Земли (рис. 5). В обычной жизни мы этого не замечаем только потому, что человеческий кругозор слишком мал по сравнению с размерами Земли. Радиус земного шара достигает почти шести с половиной тысяч километров, и для того чтобы заметить разницу в направлениях отвесных линий, необходимо передвинуться по Земле на несколько сот километров. А тогда мы из одного места не будем видеть другого. Впрочем, учёные могут обнаружить эту разницу уже на расстоянии нескольких метров, но только с помощью особых приборов.
Таким образом, по отношению ко всей Земле в целом, никакого направления «вниз» не существует. Тем самым становится ясным бессмысленность предположения, что вся наша Земля может упасть куда-то «вниз». Ведь наше обыденное направление «вниз» есть, как мы видели, направление к земному центру. Так что, если бы Земля падала «вниз», то это означало бы только, что она падает по направлению к своему же собственному центру. А это уже полная нелепость.
Однако из того, что Земля наша не может падать куда-то «вниз», совсем ещё не следует, что она остаётся неподвижной. В следующей главе мы как раз узнаем, что Земля не только двигается, но даже падает. Только падает она не «вниз», а по направлению к Солнцу. И падает так, что никогда на него не упадёт.
4. МОЖНО ЛИ ПАДАТЬ ТАК, ЧТОБЫ НИКОГДА НЕ УПАСТЬ?
Мы уже видели, что даже такие простые понятия, как вес и направление вниз, если в них вдуматься, позволяют сделать ряд интересных выводов. Теперь мы разберёмся в том, что означает слово «падать». Казалось бы и здесь всё ясно и просто. Мы привыкли говорить, что какое-нибудь тело падает, когда оно под влиянием силы собственной тяжести летит вниз, на Землю. И мы, конечно, всегда уверены в том, что раз тело начало своё падение, то оно, рано или поздно, обязательно упадёт на поверхность Земли. Вопрос только во времени. Если тело падает с небольшой высоты, то оно упадёт быстро, а если с большой, то оно будет падать немного дольше. Вот и всё.
Но на самом деле и здесь всё происходит совсем не так просто, как кажется сначала, когда мы, не продумав явление до конца, полагаемся только на наш маленький житейский опыт. Житейский опыт, который сплошь и рядом нам помогает в жизни, здесь оказывается несостоятельным. Мы в этом убедимся, как только станем рассматривать явление падения тел так, как это делает наука, т. е. со всей строгостью и не упуская из внимания никаких «мелочей», которые часто приводят учёных к величайшим открытиям.
Изучением падения тел на Землю занимается наука о движении — механика. Наш повседневный опыт часто отступает назад перед неоспоримыми доводами этой науки. Пример этому и даёт явление падения тел.
Что говорит нам житейский опыт? Он говорит, что всякое тело, если оно падает, обязательно упадёт вниз, на Землю. А вот механика учит, что падающее тело может никогда не упасть на Землю и даже при некоторых условиях вовсе улететь прочь от Земли.
Для того чтобы разобраться как следует в явлении падения тел, нам нужно познакомиться с двумя законами движения тел: с законом инерции и с законом сложения движений.
