К. Огородников - На чем Земля держится

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.

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.

Мы уже видели, что даже такие простые понятия, как веси 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 инерциии с законом сложения движений.

С проявлением закона инерции нам приходится сталкиваться на каждом шагу. Когда вагоновожатый трамвая резко тормозит вагон, все пассажиры испытывают обычно сильный толчок вперёд. Кто из нас не знает этого?

Такой толчок и происходит как раз вследствие закона инерции. Пока вагоновожатый не тормозит, мы, находясь в вагоне, катимся вперёд с некоторой скоростью. Когда же благодаря торможению вагон сразу останавливается, то тело каждого пассажира в первое мгновение по закону инерции продолжает своё движение с прежней скоростью. В результате пассажиры наклоняются или падают вперёд. И наоборот, если вожатый сразу даёт большую скорость, то пассажиры наклоняются или падают назад, так как они имели до включения мотора меньшую скорость и стремятся по закону инерции её сохранить.

Закон инерции тел формулируется так:

«Если какое-нибудь тело движется по прямой линии с постоянной скоростью (т. е. проходит в равные промежутки времени одинаковые расстояния), то оно будет сохранять такое движение до тех пор, пока какая-нибудь сила это движение не изменит».

Второй закон — закон сложения движений — применяется в тех случаях, когда какое-либо тело участвует одновременно в двух разных движениях. Возьмём, например, человека в лодке, гребущего поперёк реки с быстрым течением. В этом случае лодка имеет два различных движения. С одной стороны, сила гребца заставляет лодку двигаться поперёк реки, а с другой, — течение воды в то же самое время увлекает её вдоль реки. В результате лодка никогда не придёт на другой берег прямо против того места, откуда она отчалила, течением её снесёт вниз, и чем сильнее это течение, тем дальше снесёт лодку.

Чтобы лучше понять это, посмотрите на рисунок 6. Здесь буква А обозначает то место, откуда отчалила лодка. Если бы течения реки не было, и лодка плыла лишь благодаря силе гребца, то она пристала бы к месту, обозначенному буквой Б, находящемуся на другом берегу прямо против места А. Но вода в реке всё время течёт в одну сторону и лодку относит вниз по течению. Если бы гребец совсем не грёб, а пустил лодку плыть по течению, то лодка приплыла бы к месту, обозначенному буквой Г. На самом деле лодка участвует одновременно в обоих этих движениях и потому придёт не к месту Б и не к месту Г, а к месту В, которое находится на конце диагонали ВА прямоугольника АБВГ (рис. 6).