Николай Дорожкин - Краткая история Вселенной

Эратосфен

Но если известны зенитное расстояние в градусах и дистанция (земное расстояние) между Александрией и Сиеной в стадиях, то, составив пропорцию, нетрудно подсчитать, сколько же стадий вместит полная окружность (360 градусов). Эратосфен получил величину окружности земного меридиана равной 250 тысяч стадий, или 39500 километров. А поскольку, как известно, длина окружности S = 2πR, то радиус Земли R = 6290 км. По современным данным длина окружности Земли равна 40 000 км, а радиус – 6378 км. Так что Эратосфен, живший за 2300 лет до начала космической эры, не имея точных измерительных приборов, определил размеры Земли с ошибкой чуть больше 1 процента. Это был настоящий научный подвиг!

Схема измерений размеров Земли Эратосфеном

Кстати, об измерительных приборах. Для измерения зенитного расстояния Солнца Эратосфен использовал в качестве угломерного прибора солнечные часы – скафис. Основу прибора составляла чаша в форме полусферы, в центре которой установлен заостренный стержень. На внутренней поверхности чаши нанесены деления в виде горизонтальных окружностей. Отклонение тени в полдень самого долгого дня давало величину зенитного расстояния Солнца, а время определялось по отклонениям тени от направления «север – юг».

Есть известная легенда о том, как великий английский ученый сэр Исаак Ньютон сидел в саду под яблоней и размышлял о том, почему любой предмет, куда бы его ни бросили – вверх, вниз или в сторону, все равно падает вниз, в сторону поверхности Земли. В это время спелое яблоко, упав с ветки, чувствительно стукнуло Ньютона по голове. И тогда ученого осенило: на все тела действует сила тяготения! Земля притягивает все предметы, которые находятся в пределах действия ее силы. И чем больше масса тела, тем больше сила тяготения.

Позже Ньютон доказал, что силы тяготения действуют везде во Вселенной. Но для нас, землян, важнее всего именно земное тяготение. В науке эта сила называется гравитацией – от латинского слова gravis – «тяжелый». Все тела притягиваются друг к другу тем сильнее, чем больше их массы и чем меньше расстояние между ними. А поскольку любая планета состоит из множества тел и частиц (камней, песчинок, капель жидкости, ледяных кристаллов и т. д.), все эти части стремятся устроиться поближе друг к другу. Поэтому и Земля, и планеты, и звезды стремятся принять самую экономичную геометрическую форму – сферическую, или шарообразную. Частицы газов также подчиняются закону всемирного тяготения. Поэтому атмосфера имеется только у планет с достаточно большой массой и силой тяготения.

Земля видится гладким шаром разве что наблюдателям из космоса. А землянам хорошо видно, что это очень неровный шар – весь во вмятинах и острых выступах, шероховатый и колючий. Ведь на поверхности Земли есть скалистые горы и холмистые равнины, ущелья и океанские глубины. Но глубокие обширные впадины заполнены водой, а горы не могут быть выше 9 км – гравитация не позволяет. Будь у нашей планеты небольшая сила тяжести, как на Марсе или Луне, высота горных вершин достигала бы 20–30 километров. А планеты, состоящие только из жидких веществ, имеют действительно гладкую поверхность, возмущаемую только волнами и смерчами.

Интересно, что о силе гравитации люди задумывались еще в самые давние времена. В древнегреческой мифологии предшественниками богов Олимпа были дети Урана-Неба и Геи-Земли – титаны, шестеро сыновей и шестеро дочерей. А кроме них, Земля породила шестерых гигантов – трех одноглазых циклопов и трех гекатонхейров – сторуких чудовищ с пятьюдесятью головами. Титаны ведали надземными стихиями, а гиганты были заключены в недра Земли – они олицетворяли подземные силы. В древнерусской мифологии присутствуют свои титаны. Известна былина о могучем старом богатыре по имени Святогор. Он был так огромен и тяжел, что его даже земля не выдерживала. Богатырь был так уверен в своей силе, что захотел даже Землю поднять. Для этого ему пришлось ухватиться за суму переметную, в которой и была заключена тяга земная. Силен был Святогор, но все-таки не смог одолеть тягу земную: на какую высоту поднимал он суму переметную, на такую же глубину сам в землю погружался… Не выдержав соревнования с земной тягой, гигант погиб, успев передать часть своей силы Илье Муромцу. Но Илья уже не посягал на закон всемирного тяготения.

Когда вы впервые узнаете о том, что Земля имеет форму шара, и стараетесь осмыслить эту информацию, то у вас может возникнуть вопрос: «А почему люди на нижней стороне Земли не падают… на небо?» Это вполне нормальная реакция ребенка. А ведь бывало в старину, что иной взрослый человек, как, например, римский писатель Лактанций, всерьез возмущался: «Неужели найдется какой-нибудь взбалмошный мечтатель, который вообразит, что есть люди, ходящие вниз головой и вверх ногами?.. Что травы и деревья там растут, опускаясь вниз, и что дождь и град там падают снизу вверх?»

Для правильного понимания мироустройства необходимо усвоить, что в космосе нет понятий «верх» и «низ», «вверху» и «внизу». Эти представления существуют только в сознании человека, имеющего под ногами опору (асфальт дороги, пол в доме или космической станции, стремена или палубу корабля). А где верх и низ для космонавта, который вышел в открытый космос? Над головой звезды – и под ногами звезды…

Посмотрите на муху, ползающую по глобусу. Она совершенно одинаково ведет себя и на Северном полюсе, и на Южном, и на экваторе. Сразу становится ясно, что низ для нее там, где кончики ног касаются глобуса, а верх – с противоположной стороны. Конечно, человек не муха, и держит его на Земле другая сила, нежели муху на глобусе. Но этот пример помогает понять, что для полярников, работающих и на Северном, и на Южном полюсах, верх – это небо, а низ – опора под ногами, неважно, снег это, лед или пол. Низ – это направление к центру Земли, а верх – обратное направление, к небу и звездам.

Точно так же и в космосе. У планет и звезд нет верха и низа, как нет их у комет, астероидов, метеоритов и туманностей. Но поскольку человек изучает мир вокруг себя, ему удобно сравнивать все со своей родной планетой. И где бы человек ни появился, везде он пользуется своими инструментами и системами измерений, присваивает свои названия и, конечно, использует привычные понятия «верх» и «низ», «север» и «юг»…

Антиподы