Российская Социалистическая Федеративная Советская Республика
ЕСТЕСТВЕННО-НАУЧНАЯ БИБЛИОТЕКА
Перевел с 7-го французского издания В. ЧЕРКАСОВ
Издание вновь просмотренное, исправленное и дополненное ПРОФ. С. Н. БЛАЖКО
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО Р. С. Ф. С. Р.
БЕРЛИН 1922
Введение
I. Земля кругла
II. Земля в пространстве
III. Земля обращается вокруг своей оси
IV. День и ночь
V. Земля кружится около солнца
VI. Климаты и времена года
VII. Земные пояса и круги
VIII. Солнце
IX. Луна. Движение ее и фазы
X. Лунный мир
XI. Затмения
XII. Общий взгляд на устройство солнечной системы
XIII. Планеты средней величины. Меркурий. Венера. Земля. Марс
XIV. Большие планеты
XV. Кометы
XVI. Падающие звезды
XVII. Звездное небо
XVIII. Созвездия
XIX. Звезды
XX. Календарь
Астрономия занимается изучением вселенной. Вселенная же это совокупность всего существующего как в небесном пространстве, так и на земле. Светила, как-то: Солнце, Луна, звезды, составляют часть вселенной. И мы не можем жить среди окружающего нас величия, не можем созерцать его красоту, без того чтоб не стараться понять и об'яснить себе его, иначе мы ничем не отличались бы от животного, пожирающего траву и не задающего себе вопроса о том, как эта трава зародилась, как она растет и цветет. Мы одарены умом для размышления и понимания и не довольствуемся тем только, что видим, но желаем еще и знать. Мы живем на земле; но что же такое представляет собою Земля? Какой вид имеет она? Где она собственно находится? Что такое небо? Почему у нас день сменяется ночью? Откуда происходит различие в климатах во временах года? -- Яркое Солнце радует нас своим светом и согревает своим теплом. Но что же такое это Солнце? Где оно? Как далеко от нас? -- Почему этот светлый месяц, освещающий своим нежным сиянием темное ночное небо каждый вечер изменяет свой вид? Что такое эти бесчисленные звезды? На все подобные вопросы, которые сами собою приходят нам на ум, отвечает наука о вселенной -- астрономия...
Астрономия принадлежит к числу самых древних наук; начало ее теряется во мраке времен. Когда же она возникла? -- С того дня, когда человек, созерцая звезды, научился мало-по-малу распознавать их сочетания, в которых они представляются нам на небе; с того дня, когда люди, видевшие каждое утро восход Солнца и каждый вечер закат его, попытались дать себе отчет в том, что происходит пред их глазами. Однако люди не с первого же дня обратили свои взоры к изучению неба. Прошли тысячи и тысячи лет прежде, чем пастухи, охраняя по ночам свои стада на обширных равнинах Азии, заметили известный распорядок в расположении звезд и дали названия их группам. Первыми астрономическими наблюдателями, о которых говорит нам история, были древние обитатели Индии -- пастухи и в то же время земледельцы, жрецы и поэты... они-то раньше всех заметили и узнали видимые на небе пути звезд, Луны, Солнца. Затем, несколько позднее -- в Египте, Китае, Персии, Вавилоне, Финикии и древней Греции, наконец среди всех новейших образованных народов появились астрономы, т. е. такие люди, которые наблюдают небесные светила и вычисляют их движения. Однако понадобилось много веков для того, чтобы путем наблюдений, рассуждений и вычислений удалось наконец установить истинное понятие о настоящем устройстве вселенной.
Древние астрономы, индусы, халдеи, египтяне, старательно записывали и сохраняли результаты своих наблюдений, свои вычисления; последующие наблюдатели пользовались этими данными, прибавляли к ним свои и исправляли прежние ошибки. В довольно близкую уже к нашему времени эпоху, знаменитое общество ученых, Александрийская школа (в Египте), собрало все, что было возможно, из ученых работ древних. Это общество считало в своей среде двух знаменитых астрономов: Гиппарха и Птоломея. После них те же работы продолжали арабские астрономы. Наконец, за последние три-четыре века знаменитые европейские ученые, усвоивши себе все произведенные до них открытия, сделали новые, еще более замечательные и, при посредстве своих исследований, достигли познания действительного устройства нашего мира и целой вселенной. Необходимо с уважением произносить имена таких великих гениев, каковы Коперник, Кеплер, Галилей.
Именно в эту эпоху сделано было удивительное, чрезвычайное открытие, которое вдруг произвело великую перемену в науке астрономии и быстро двинуло ее вперед. До этого времени светила могли быть наблюдаемы только просто глазами. И вот изобретается чудеснейший инструмент, посредством которого эти светила становятся видимы так, как будто бы они в сотни и тысячи раз находились ближе к нам! При посредстве этого прибора тысячи, миллионы таких звезд, которых люди никогда невидали прежде, самого существования которых даже не предполагали, разом стали заметными и доступными для наблюдений... Инструмент этот, который мы не даром назвали чудеснейшим, есть именно то, что принято называть астрономическою трубою (фиг. 1).
Каждому известно, без сомнения, что такое подзорная трубка; это -- не что иное, как сочетание прозрачных искусно выделанных и установленных в трубке выпуклых и вогнутых стекол. Если приложить глаз к одному концу такой трубы и посмотреть в нее на окружающее, то с удивлением замечаешь, что отдаленные предметы кажутся нам при этом увеличенными, приближенными и более явственными. Например дерево, которое простыми глазами с трудом различаешь в отдалении, посредством этой трубы представляется так, как будто оно стоит совсем близко от нас: на нем можно разглядеть ветви, листья и т. п. Отчего это происходит -- можно об'яснить весьма точно, но в настоящее время мы не можем входить в подробные рассуждения об этом. Таким образом зрительные трубы астрономов в сущности не что иное, как весьма большие подзорные трубы, приготовленные с особым искусством, значительно увеличивающие и приближающие к глазу рассматриваемые чрез них светила. Телескопом (фиг. 2) называют инструмент, несколько иначе устроенный, с зеркалом вместо стекла, но приводящий к таким же точно результатам.
Понятно, сколько можно было сделать после такого изобретения всяких интересных наблюдений и важных открытий, когда явилась возможность рассматривать столь же легко, как Луну, такие светила, которые представляются нам лишь в виде небольших светлых точек. С того времени устройство телескопов все более и более совершенствовалось в силе, и точности. Было основано множество обсерваторий, устроенных и расположенных для удобного наблюдения светил. Невозможно передать в двух словах о всех тех чудесах, которые при этом открываются нашему взору, и настоящая небольшая книжка представляет попытку дать только некоторое о них понятие.
Наиболее знаменитыми астрономами после изобретения телескопа были: Ньютон, Гершель и Лаплас. Из древних астрономов Гиппарх был грек, Птоломей -- египтянин; в более близкую к нам эпоху жили: Коперник (поляк), Галилей (итальянец), Кеплер (немец), Ньютон (англичанин), Гершель (уроженец Ганновера) и Лаплас (француз); в настоящее время среди всех народов насчитывается не мало пользующихся известностью ученых и весьма искуссных наблюдателей. Таким образом можно сказать, что все цивилизованные народы дружно работали вместе в деле создания этой прекрасной науки. Необходимо запомнить приведенные нами имена; это -- имена гениальных людей, оказавших человечеству наибольшие услуги.
Астрономия однако не только занимательная, но и чрезвычайно полезная наука. Без нее мы не только не узнали бы неба, но и самая Земля в большей ее части оставалась бы для нас неизвестною. Без нее Христофор Колумб не открыл бы Америки; путешественники не могли бы переплывать безбрежные океаны, и все то, чем снабжают нас теперь отдаленные страны, было бы навсегда для нас недоступно. Без астрономии мы не могли бы измерять время; астрономия устанавливает года, сроки полевых работ, определяет время исторических событий, месяцы, дни, недели, праздники, и... наши каникулы, которыми мы так охотно пользуемся. Наконец, без нее люди, незнакомые с действительным устройством вселенной, оставались бы навсегда боязливыми, суеверными, а человеческий ум пребывал бы во тьме заблуждений.
Астрономия несомненно представляет науку, весьма трудную для того, кто пожелал бы изучить ее вполне: чтобы сделаться астрономом -- необходимо посвятить всю жизнь на специальные исследования и вычисления. По счастью, однако, не требуется столько труда, чтобы познакомиться лишь с тем, что необходимо знать каждому, что представляет наиболее важное и интересное в великой науке астрономии. При некотором внимании, в короткое время, не только без утомления, а напротив даже с живым наслаждением можно себе усвоить те великие истины, которые могли быть открыты лишь ценою громадных усилий, при помощи неусыпного труда и после многих веков терпеливого изучения.
Прежде чем обратить свой взор к небу и созерцать Солнце, Луну и звезды, займемся Землею, на которой мы живем.
"Земля кругла" -- вот что приходится нам слышать и повторять, едва только мы приступаем к изучению географии. Однако недостаточно ограничиться одним этим определением, потому что вещь может быть одновременно круглою и плоскою, как, например, блюдо, тарелка, монета; необходимо еще прибавить, что Земля "кругла, как мяч, как всякий шар". Вам показывают большой шар, называемый земным глобусом, и говорят: "вот изображение Земли".
-- Как! неужели Земля, та Земля, по которой мы ходим, устроена таким образом? Без сомнения, вас сильно удивляет, когда вы слышите об этом в первый раз. Даже когда вы усвоите себе это, вам все-таки трудно будет составить себе о том верное понятие.
Действительно, на первый взгляд Земля представляется нам вовсе не в таком виде. Если мы посмотрим вокруг себя, то окружающая местность, часть Земли, которую мы можем наблюдать, кажется гладкою в том случае -- когда мы стоим на равнине, и неровной, шероховатой -- если находимся в гористой местности. Раскинутое над нашей головой небо представляется нам в виде совершенно округленного свода -- голубого в ясную погоду и серого, если оно покрыто облаками. Свод этот как будто опрокинут над Землею и ограничивает ее в отдалении по круговой линии. Ребенок полагает, что оно так и есть на самом деле; он убежден, что там за далью, куда только хватает его взор, уже более нет ничего и что там далеко, далеко где-то, небо сходится с Землею. Но вот он слышит рассказы о весьма далеких странах, о дальних путешествиях, продолжающихся месяцы, годы, и он легко соображает, что конечно то пространство в несколько верст, которое он может видеть перед собою, не составляет всей Земли. Тогда Земля начинает представляться ему уже весьма обширной, но все-таки плоской, в роде стола или скорее в роде какого-то необ'ятного блина; затем на этой обширной плоскости в различных местах его воображение рисует те горы, которые он помнит и которые представляются ему в виде небольших выпуклостей или вздутий на этой ровной и плоской лепешке. Наконец круглый свод неба, по его представлению, покрывает всю Землю, подобно тому как прикрывают сладкий пирог стеклянным колпаком.
Таково же было представление о Земле и у древних, простодушных и доверчивых, подобно детям, людей, не научившихся еще размышлять и рассуждать; вскоре мы увидим, к каким странным бредням оно их привело.
Представьте себе, что вы находитесь среди обширной равнины. Местность, доступная вашему обозрению, представляется вам в виде огромного круга, в центре которого вы и стоите. Над вами небо. Окружность этого кажущегося круга, тот отдаленный предел, где небо как будто касается Земли, называется горизонтом.
Но за этим горизонтом все еще находится Земля; там раскинуты поля, леса, города, холмы и так далее, и так далее. Почему же они не видны? Конечно потому, что Земля имеет округленную форму, выпуклую, а никак не плоскую. Если бы Земля была плоскою, то мы могли бы видеть и отдаленные предметы, насколько хватало бы нашего зрения, причем эти предметы казались бы нам только все мельче и мельче и не так ясными; между тем этого не происходит, так как видимый круг горизонта совершенно скрывает все за ним находящееся.
По причине выпуклости Земли, с того места, где мы расположились, мы одинаково можем обозревать все, что вокруг нас находится, вплоть до тех точек, где наш взгляд уже не касается более поверхности Земли. За этим горизонтом Земля с находящимися на ней предметами, закругляясь и понижаясь во все стороны, будет находиться внизу по отношению к нам; мы не в состоянии будем уже тогда видеть эти предметы: округлость, кривизна Земли, скрывает их от нас.
Таким образом человек, представленный у буквы M (фиг. 3), может видеть перед собою предметы только до точки А, где прямая линия, изображающая направление его зрения, прикасается к земной поверхности. Точно так же на такое же расстояние он может видеть вокруг себя и во всех других направлениях, т. е. до точек В, С, D, Е (а равно и по другую сторону, которая на нашем рисунке не может быть представлена). Точки эти ограничивают поле его зрения, образуют линию его кругозора или горизонт. Предметы, находящиеся за этой линией, например, в F, G, H, I, оказываются внизу и будут закрыты для наблюдателя выпуклостью земной поверхности.
Если однако, вместо того, чтобы расположиться среди равнины, мы поднимемся на какую нибудь гору, то наш кругозор распространится на гораздо большее расстояние. С вершины горы для нас откроются города или деревни, леса и поля, которых мы не видали прежде, находясь у подножия горы. Нашему взору представится при этом более обширный, чем прежде, круг зрения, так как теперь всякая прямая линия, идущая от глаза, будет касаться земной поверхности в более отдаленной точке. Таким образом, если наблюдатель на нашем рисунке поместится на холме в точке N (фиг. 4) то по линии, представляющей направление его зрения видно, что он заметит теперь предметы, находящиеся в точках F, G, Н, I, которые были скрыты от него кривизною земной поверхности прежде, когда он стоял у подошвы холма в M (фиг. 3). Однако предметы К, L, находящиеся далее, все еще будут закрыты от его глаз.
Подходя по ровной местности к какому либо удаленному селению, мы замечаем, что это селение представляется нашему взору не сразу, но сначала нам видны только колокольни и крыши домов (фиг. 5). То, что находится ниже этих выдающихся построек, скрывается пока от нашего взора выпуклостью земной поверхности, лежащей между нами и этими предметами. По мере приближения к селению, перед нами выдвигаются сперва верхние этажи построек, а затем их основания, как будто строения эти выходят из-под земли (фиг. 6).
То же самое еще лучше наблюдается на море, где нет никаких холмов, никаких неровностей, препятствующих смотреть в даль. С берега перед нами открывается картина обширного пространства воды, которая как бы слегка поднимается к небу, сливаясь с ним на горизонте. Удаляющийся от нас корабль как будто мало-по-малу поднимается, подходя к горизонту, которого наконец и достигает; далее, за горизонтом, он как будто начинает опускаться. Сначала исчезает корпус корабля, потом нижние паруса, тогда как верхние еще видны; наконец последними исчезают вершины мачт; словом, как будто бы корабль медленно погружается в море (фиг. 7). Если бы поверхность моря была плоскою, то конечно корабль, пока только можно его видеть, постоянно оставался бы перед нами весь; верхушки же мачт и небольшие верхние паруса, напротив, всего скорее ускользнули бы от нашего взора по трудности различать их с большого расстояния. Но поверхность моря точно так же имеет округлость, кривизну, подобно тому, как Земля, и так как то же самое явление одинаково происходит во всяком направлении, где бы мы ни произвели указанное наблюдение, то отсюда следует, что поверхность моря имеет одинаковую во все стороны округлость, представляет шаровую или сферическую поверхность, как арбуз или мяч.
Вот еще другое доказательство тому. Известно, что тень от какого либо предмета напоминает своим видом самый этот предмет. Если перед стеною, освещенною солнцем или лампой, поместить квадратную тетрадь, то тень от этой тетради на стене будет также квадратною. Тень же от мячика будет круглою, как бы мы ни повертывали мяч. В некоторых случаях, которые будут указаны ниже, можно бывает видеть тень от Земли... И оказывается, что тень эта бывает совершенно круглою; следовательно так же кругла и Земля.
Но лучшим доказательством круглоты Земли служит то, что ее можно обойти вокруг и по всем направлениям. Представьте себе на мячике или апельсине небольшого муравья, который ползет по этому мячику прямо перед собою, не сворачивая ни вправо, ни влево; продолжая так ползти, он обойдет вокруг всего апельсина и вскоре возвратится к тому месту, откуда отправился в путь, но с противоположной стороны. Таким же точно образом смелые мореплаватели обходили кругом нашего громадного шара -- Земли. -- Они встречали на своем пути материки, сплошные пространства земли, но, сворачивая немного в сторону (как сворачиваем мы для того, чтобы обойдя какое нибудь препятствие, напр., упавшие на землю деревья, снова идти прежним путем), они все-таки могли завершить свой полный оборот. Постоянно направляя свой путь в одну и ту же сторону, они возвращались в тот же порт, откуда начали свое плавание, но со стороны противоположной той, куда они первоначально плыли. Первым, совершившим такое путешествие, был мореплаватель Магеллан, употребивший на это три года времени. Теперь, при посредстве железных дорог и пароходов, можно сделать кругосветное путешествие менее чем в три месяца.
Существуют еще другие доказательства круглоты Земли; ничто другое не доказано в настоящее время так хорошо и достоверно, как это. Убедившись всеми возможными способами, что Земля есть шар, приступили к измерению его... Да, при помощи разных приемов, изложить которые мы здесь пока не можем, астрономы измерили этот громадный шар и нашли, что он имеет окружность в 37 1/2 тысяч верст. На основании этих способов была определена даже длина той меры, которая называется метром. Для этого взяли сначала одну четверть окружности (фиг. 8, от Е до Р) или, как говорится, большого круга земли (меридиана); затем одну десятимиллионную часть этой четверти приняли за единицу длины, за нормальную меру и назвали ее метром {Метр равняется 22 1/2 вершка = 0,47 сажени = 3,28 фута.}).
Таким образом окружность Земли имеет 40 миллионов метров или около 37 500 верст (40 000 километров) во всех направлениях, так как Земля одинаково округлена во все стороны, за исключением весьма небольшой придавленности у полюсов.
40 миллионов метров! 38 тысяч верст! Каков шарик! Это до того изумительная величина, что трудно даже вообразить себе такую громадину. Обширное и также округленное море покрывает собою три четверти поверхности этого шара, служащего всем нам общим жилищем. Пространства сплошной земли, материки, заполняют остальное и сохраняют почти такую же правильную кривизну, как если бы море распространялось повсюду.
"Ну, а горы?" заметите вы. -- Что касается гор, то они ровно ничего не прибавляют. Взгляните на апельсин; на его кожице есть небольшие шероховатости. Но мешает ли это сколько-нибудь апельсину оставаться круглым? Конечно нет. Так вот, самые высокие горы по сравнению со всей Землей будут гораздо менее, чем шероховатости кожицы по отношению к апельсину. Если-бы мы захотели в точности изобразить это отношение на глобусе, представляющем Землю, и величиною, положим, с очень большой арбуз, то, чтобы обозначить на нем самые высокие горы, достаточно было бы бросить на такой шар несколько маленьких, почти незаметных песчинок. Небольшие неровности, каковы материки и горы, нисколько не препятствуют Земле оставаться совершенно правильным шаром.
Затем, когда ваше воображение несколько освоится с этими представлениями, вы убедитесь, что та форма, у которой нет ни углов, ни граней, есть самая простая и наиболее естественная из всех других форм. Такую форму принимает сама по себе капля стекающей жидкости, капля дождя, пока он еще падает, капелька росы на листьях. Наконец, вскоре мы увидим, что Солнце, Луна и всякие светила, которые мы замечаем на небе, по своему виду тоже шаръц совершенно естественно после этого, что и Земля обладает такою же формою; напротив, скорее можно было бы удивляться, еслибы только она одна была устроена иначе.
ГЛАВА II.
Земля в пространстве.
Положение Земли в пространстве.
На что, однако, опирается такой громадный положение шар Земли? Чем он поддерживается? -- Ни на что и ничем. Земля уединена в пространстве со всех сторон. Нужно представлять себе этот колоссальный шар среди неизмеримого пустого пространства совершенно обособленным, не прикасающимся ни к чему, подобно тому как мыльный пузырь носится в воздухе или воздушный шар парит над вашими головами. Но в том пространстве, где носится Земля, нет даже и воздуха: там ничего нет. Это не-об'ятное пространство без дна, без границ в какую угодно сторону, без конца... и есть так называемое небо, среди которого и находится Земля.
Тот голубой свод, который как бы висит над нашими головами, вовсе не составляет собою неба. Там нет никакого свода, это только нам так кажется, это -- обман нашего зрения вследствие присутствия воздуха, окружающего Землю.
Воздух, которым мы дышим, в котором мы видим плавающие облака, не заполняет собою всего пространства, всего неба. Он лишь равномерно покрывает собою. Землю со всех сторон в виде слоя известной толщины. Этот то слой воздуха и называется атмосферою (фиг. 9). Относительная его толщина не велика: от поверхности Земли, где мы находимся, воздух над нашими головами становится все более и более легким до высоты верст в сотню или несколько более. Затем далее ничего нет -- пустота. Воздух представляется нам голубым, подобно тому, как вода кажется зеленоватою. То небольшое его количество, которое находится между нами и ближайшими предметами, нам не кажется голубым, так как на самом деле воздух имеет весьма слабый оттенок; но ведь и чистая вода в стакане нам представляется совершенно прозрачною, а не зеленоватою. Когда же вы видите большую массу воды, например, в озере или море, то вы ясно различаете у ней зеленоватый оттенок. То же самое, когда в чистую, ясную погоду вы смотрите на отдаленные возвышенности: они вам кажутся слегка голубыми; эту окраску придает им цвет находящегося между вами и ими воздуха. Таким образом воздух имеет голубой цвет. Днем слой находящегося над нашими головами воздуха представляется нам в виде голубого свода. В пасмурную погоду, когда воздух изобилует облаками, он рисуется перед нами серым сводом, который кажется нам то ниже, то выше, смотря по тому, на какой высоте находятся облака; если они близки к земле, то и свод представляется низким; когда же они плавают высоко, то и свод будет выше. Но в безоблачную ночь этот кажущийся свод исчезает, а чрез прозрачную атмосферу мы наблюдаем черное бездонное пространство неба с рассеянными в нем, подобно небольшим искоркам, отдаленными звездами. Не следует смешивать воздух, или атмосферу, которая, будучи освещена солнцем, представляется нам в виде голубого свода и которую мы иногда называем небом, с истинным небом, с тем громадным, необ'ятным пустым пространством, лежащим за нею, где далеко, весьма далеко от нас, находятся Луна, Солнце и звезды.
Отчего никакие предметы не падают с Земли?
На этом огромном шаре плавающем в беспредельном небе и представляющем собою нашу Землю, все мы живем и движемся подобно муравьям, ползающим по летящему в воздухе большому мячу. Повсеместно на его округлой поверхности расстилаются моря, или материки с их горами, потоками и реками, затем возвышаются деревья, дома и всякого рода предметы, находящиеся на земле.
"Но каким же образом, может быть, спросите вы не без удивления, могут существовать жители на всех частях шара, в особенности на противоположной от нас стороне? Мы ведь находимся вверху, а они внизу, под нами? Мы ходим головою вверх, а у них голова должна быть обращена книзу. Каким же образом могут они держаться там? Затем -- воды морей, рек и озер противоположной стороны, равно как деревья, дома и все вообще предметы, каким образом все то, находясь под нами, может держаться на Земле, и не падает в пустое пространство?"
Почему? Да потому, что Земля, подобно магниту, притягивает к себе и удерживает около себя все это, как и нас самих. Вы, может быть, видали небольшие стальные намагниченные бруски, называемые магнитами; если поднести такой магнит к железным гвоздикам, иголкам или железным опилкам, то эти вещи подскакивают к нему, облепляют его и остаются как бы подвешенными к магниту. Они не падают, потому что притянувший их к себе магнит продолжает их притягивать и удерживать в этом положении (фиг. 10). Так вот точно так же и Земля, подобно магниту, притягивает к себе не только железо, но и всякие предметы, всякое вещество, равно как и нас самих. Такое притяжение, влекущее всякий предмет вниз к Земле, называется тяжестью.
Возьмите в руку булыжник. Он обладает тяжестью, потому что Земля притягивает его к себе. Силу этого притяжения вы чувствуете весьма хорошо, пока держите камень и употребляете известное усилие на его поддержку, чтобы он не упал вниз. Как только вы перестанете поддерживать камень, он падает, т. е. направляется к Земле, совершенно так же, как железные опилки к магниту. Камень падает и затем остается на Земле без движения, подобно приставшим к магниту железным опилкам. Чтобы снова поднять камень с Земли, необходимо употребить некоторое усилие кверху, которое могло бы преодолеть удерживающее его притяжение к Земле. То же самое происходит во всех местах Земли: везде все предметы притягиваются к ней и удерживаются на ее поверхности, так что не могут сами по себе отделиться от нее.
Если какой-нибудь предмет свободно падает на Землю, и ничто не направляет его движения и не мешает ему, то он достигает Земли по самому короткому и прямому пути. Направление этого падения тела называется отвесною линией.
Для определения отвесного направления имеется отвес, представляющий собою не что иное, как простую нитку, к концу которой привязывается небольшой груз, например ключ. Другой конец нитки берут в руку или прикрепляют к какой нибудь опоре. Натянутая подвешенным грузом нитка, после нескольких качаний, устанавливается в спокойном положении и в точности определяет направление отвесной линии (фиг. 11). Таким способом каменщики и плотники выверяют стены и столбы, чтобы они стояли по отвесу, т. е. прямо, или вертикально.
Теперь, если вы представите себе, что эта отвесная линия будет неопределенно продолжена через толщу Земли, то она достигнет до ее центра, т. е. до срединной точки земного шара (фиг. 12). Копая колодец, всегда стараются рыть его так, чтобы стены его были отвесны. Если бы можно было вырыть его соответственной глубины, то дошли бы до центра земли (фиг. 13), и брошенный туда камень, падая прямо, долетел бы до этого последнего. Так как Земля имеет вид шара, то в каких бы местах ее поверхности мы ни обозначили отвесное направление, все такие отвесные линии будут направлены к центру. Если представим их себе продолженными чрез толщу Земли, то все они сойдутся в центре (фиг. 14). И так как для каждого места линия отвеса есть направление, по которому падают всякие предметы, то мы можем сказать, что во всяком месте нашей планеты все тела притягиваются к центру Земли.
Рассудите теперь, где находится низ? На поверхности Земли, под нашими ногами, или вернее у центра Земли, Где -- верх? На противоположной стороне, то есть на небе. Нигде люди не ходят по Земле вверх ногами; везде ноги у них опираются в земную поверхность и направлены к внутренности Земли; а голова обращена к небу, -- к тому пространству, которое окружает наш шар (фиг. 15). Что такое значит падать! Это значит направляться и приближаться к центру Земли. А подниматься! -- Приближаться к небу. Обитатели стран, находящихся в прямо противоположных от нас местностях, так же как и мы, не могут падать в пространство. Для них, так же как и для нас, отделиться от Земли значит не падать, а подниматься, восходить кверху, к небу. Разве вы боитесь за себя, что вас какая либо сила отделит от земной поверхности и увлечет в пространство? Не то ли же самое должно быть и по отношению к ним? Они находятся в таком же, как и мы, прямом, а не перевернутом положении, -- в положении совершенно естественном и устойчивом; ноги их тоже на земле, а голова обращена к небу. Они сознают себя живущими на верху Земли, а никак не внизу. Низ -- это будет внутренность шара, а верх -- то, что вокруг него. Одно и то же притяжение или тяжесть одинаково удерживает со всех сторон все находящиеся на Земле различные предметы, равно как и воды, и воздух, окружающий Землю. Везде мы видим одно и то же: Землю, притягивающую к себе одинаково во всех направлениях, и распростертое вокруг нее небо.
Равновесие Земли в пространстве.
Теперь, по той же самой причине, вы уже более не зададите себе вопроса, почему Земля сама по себе не падает, и что поддерживает этот громадный шар? В старину люди, не имевшие никакого понятия о форме Земли, не знавшие ни того, что такое небо, ни того, что сейчас только было об'яснено, никак не могли себе представить, чтобы такая большая масса могла держаться, не будучи на что нибудь положена или к чему либо подвешена, и вообще без каких либо прочных опор.
"Без этого, говорили они, Земля упала бы"... И вот их воображение начинает изобретать самые причудливые образы препятствий, которые не позволяли бы Земле упасть. Одни представляли себе Землю покоющеюся на громадных столбах; другие утверждали, что она лежит на спинах четырех китов или слонов... и каких еще слонов! Позднее, когда узнали, что Земля кругла, то были даже такие, которые представляли себе Землю проткнутою насквозь громадной железной осью, вертящеюся в гнездах... Но все это, не прибавляя ничего, не только не выводило из затруднения, но еще увеличивало его. Земля лежит на столбах, прекрасно; но чем же поддерживаются эти столбы, на которых она покоится? Земля держится на слонах: а сами слоны на чем же стоят? Что поддерживает железную ось, проходящую сквозь Землю, или ее подшипники? -- Другие полагали также, что земной шар должен быть привешен на огромной золотой цепи, укрепленной в небесной тверди, подобно тому, как висит люстра у потолка... Но теперь, когда мы знаем, что не имеется никакого твердого свода, и самая цепь должна быть снята с Крюка... Наконец, в наше время Земля не раз уже была обойдена кругом во всех направлениях, и еслибы у ней были какие либо подставки с той или другой стороны, их, конечно, увидали бы; ведь они без сомнения, должны быть настолько велики, что их нельзя было бы не заметить. Но ничего подобного нигде не оказалось; напротив, отсюда только убедились, что земной шар со всех сторон совершенно уединен в пространстве.
Для чего, наконец, нужны эти подпорки и цепи? Для того, чтобы Земля не упала? Куда же она упадет? Вниз? -- Но, как уже было сказано, низ по отношению к нам -- это центр самой Земли. Где низ в обширном и пустом пространстве неба? Разве мы не видим, что Солнце, Луна, звезды, все эти громадные шары плавают в необ'ятном небесном просторе без всяких подставок? Земля может совершать свой путь по небу так же, как и они -- места довольно! -- и неся на себе своих обитателей, свои моря, свою атмосферу; там, где речь идет о бесконечном, беспредельном пространстве, можно лишь двигаться, но не падать, и слово это имеет здесь так же мало смысла, как и слова: дно, конец, край, низ и верес.
ГЛАВА III.
Земля обращается вокруг своей оси.
Видимый восход и закат светил.
При ясном, безоблачном небе каждое утро мы видим восход Солнца и всегда с одной и той закат же стороны горизонта. Прежде всего замечают край блестящего кружка, или диска, когда он выплывает из-за далекого леса или выходит из-за холмов горизонта. Мало-по-малу кружок этот растет и чрез некоторое время появляется вполне, затем как бы отделяется от земли и поднимается к небу.
Если в течение утра вы еще раз рассмотрите положение Солнца, то заметите, что оно продолжает подниматься над горизонтом, но не прямо, а более или менее косо или наклонно. Продолжая все подниматься по небу, оно в то же время приближается к правой стороне от вас (следя за солнцем, вы обращены лицом к нему). -- В полдень оно достигает наибольшей высоты и находится весьма далеко от того места, где утром вы видели его восход.
В послеполуденное время Солнце продолжает подвигаться направо от наблюдателя, но вместо того, чтобы подниматься, оно понижается и как будто спускается в косвенном направлении. К вечеру оно кажется в весьма близком расстоянии от земли со стороны противоположной его восходу. Затем мы видим, что оно постепенно скрывается за горизонтом, как бы медленно уходя в Землю. Вскоре, оно совершенно исчезает. Это -- закат Солнца.
Воображая себе тот путь, который повидимому совершает Солнце по небу в течение дня, мы найдем, что он представляет собою круговую дугу, часть громадного круга (фиг. 16), центр которого приходится где-то под нашими ногами.
Следя за Луной, мы видим, что она также начинает свой путь от горизонта, с той же стороны, как и Солнце, восходит в косом направлении по небу, медленно проходя его в ту же сторону, затем опускается и также скрывается с противоположной стороны. Ее путь также кажется почти полным кругом, или большой дугой круга. Наконец, наблюдая в ясную ночь звезды, мы замечаем, что и они повидимому медленно переменяют свое место на небе; вся совокупность этих небесных светочей кажется также вращающейся, и притом в ту же сторону, как Солнце и Луна
Видимое движение неба. Действительное движение Земли.
Первое, что приходит на мысль, это то, что Солнце, Луна и звезды действительно кружатся около Земли. Так на самом деле и полагали первые наблюдатели неба в древности. Земли. "Солнце, говорили они себе, обращается вокруг Земли, описывая около нее большой круг. Пройдя часть этого круга пред нашими глазами над горизонтом и продолжая обходить Землю, Солнце проходит по другую ее сторону, где мы не можем уже видеть его более. Проходя под нами, оно оканчивает свой круг с тем, чтобы завтра снова появиться и взойти с той же стороны, как и накануне; так происходит каждый день; причем нужно двадцать четыре часа, чтобы Солнце могло совершить весь свой путь". Древние видели, что Луна и звезды двигаются в ту же сторону, как и Солнце, и отсюда заключили, что все небо со всеми его светилами повертывается вокруг Земли.
Подобное суждение находило себе подтверждение в доступном для каждого наблюдении, и потому ему верили долгое время. Понадобилось много веков, много наблюдений, рассуждений и доказательств для того, чтобы люди наконец поняли, что не небо вместе с Солнцем, Луною и звездами оборачивается около Земли, а наоборот, наш земной шар вращается вокруг самого себя, вертясь на подобие волчка.
Земля вертится! Действительно, это на первый взгляд кажется странным, невозможным, несообразным. Так оно и казалось всему свету, когда почти четыре века тому назад один великий мудрец осмелился в первый раз провозгласить, что Солнце стоит, а Земля вертится. Его сочли за сумасшедшего... Это перевертывало вверх дном все, во что до тех пор верили и что знали. -- "Как, Земля вертится! Та самая Земля, которую мы так устойчиво ощущаем под нашими ногами?" -- "Да". -- "Поля, деревья, дома, города и деревни, все это вертится, кружится, выделывая необ'ятный круг?"... -- "Без сомнения". -- "Ну, а мы, живущие на Земле, значит и мы кружимся вместе с нею?" -- "Разумеется". -- "Неужели я кружусь? Неужели я, который сижу так спокойно, верчусь вместе с земным шаром, несусь в этом вихре, не подозревая о том? Но если бы зто была правда, я бы видел, что все вокруг меня вертится; я бы чувствовал бегущую под моими ногами Землю, чувствовал бы, что меня самого куда то несет, ощущал бы головокружение! Напротив, я вижу, что все кругом меня совершенно спокойно, и я сам никуда не двигаюсь". Вот что говорили в ответ и что, быть может, вы сами говорите себе. Однако вдумаемся в это немного.
Обман зрения при движении.
Когда вы идете или едете, вообще перемещаетесь, то по чему собственно вы судите об этом? По тому, что меняются окружающие вас предметы, или по тому, что они занимают другое относительно вас положение.
Вы подходите, напр., к какой-нибудь деревне и видите перед собою там вдали, при дороге, дерево или дом. По мере того, как вы идете, вам кажется, что дом все более и более приближается: был он сначала далеко, а теперь совсем около вас. Разве дом передвинулся, чтобы очутиться перед вами? Вы смеетесь. "Конечно, это мы приблизились к дому". Хорошо. Вы проходите мимо него, он остается от вас в стороне; идете далее -- он позади вас, и по мере того, как вы продолжаете свой путь, он как будто все отступает мало-по-малу и удаляется, пока не исчезает совсем вдали.
В вагоне трамвая, а в особенности на железной дороге, явление становится еще любопытнее. Если вы смотрите лишь на то, что заключается внутри вагона, то заметите, что лица и предметы перед вами и около вас всегда будут находиться в одном и том же расстоянии и положении относительно вас. Ничто не побуждает вас догадываться о том, что вы перемещаетесь. Напротив, все для ваших глаз кажется неподвижным; и если бы не происходило тех легких толчков, которые напоминают вам о движении, то вы бы подумали, что вагон стоит. На железной дороге на этот счет иногда являются большие сомнения. Но если вы подымете занавеску у окна и посмотрите наружу, то будет совсем другое дело... Вы увидите бегущие перед вами поля, деревья, селения. Приближаясь спереди, они проходят мимо вас, мелькают одни за другими и затем исчезают. Вашим глазам представляется, как будто деревня бешено бежит и кружится; не будь шума от хода поезда, вы могли бы поверить этому... Однако -- нет, вы этому не верите; здесь обманывается ваш глаз, но вы сами не заблуждаетесь на этот счет. Вы очень хорошо понимаете, что это не более, как простой обман зрения. Из того, что вы видите предметы бегущими назад от вас, рассудок ваш выводит, что вы сами быстро подвигаетесь вперед.
Вот другое наблюдение. Каждому, конечно, случалось кататься верхом на деревянных конях ярмарочных каруселей. Когда вас вертят на этой незатейливой машине, то вы видите, что ближайшие зрители, самая площадь, стоящие кругом дома и вообще все окружающее вертится в противоположную сторону со скоростью, способною вызвать головокружение. То, что было направо, в один миг перескакивает влево... Вашим глазам представляется, что все кружится и вертится; это также обман зрения, и вы отлично знаете, что происходит это вследствие вашего движения. Если же вместо того, чтобы рассматривать все эти предметы, вы устроитесь таким образом, что будете видеть только самую карусель, ее досчатую крышу, деревянных лошадок и катающихся на них детей, -- вы можете поддаться другому обману. Так как все эти предметы движутся все вместе и одновременно с вами, так как вы не видите, чтобы они приближались или удалялись от вас, то они будут вам казаться неподвижными. Ничто не будет вам более доказывать вашего движения, и еслибы не было небольших сотрясений от машины, вы бы в самом деле подумали, что она стоит.
Из всех этих и других подобных опытов, которые вы сами можете сделать, выведем и запомним два заключения:
1-е. Все предметы, участвующие в одном с нами движении, кажутся нам неподвижными; так что если смотреть только на них, то не замечается самого движения, и свое собственное положение кажется неподвижным.
2-е. Предметы, действительно неподвижные, кажутся движущимися в сторону противоположную нашему собственному движению.
Невозможность движения неба и светил.
Теперь возвратимся к Земле. Если Земля неподвижна, то необходимо допустить, что Солнце, Луна и звезды действительно кружатся около нас, как это нам кажется, в течение двадцати четырех часов. Посмотрим, к чему бы это привело.
Узнайте сначала, как это ни удивительно для вас, что Солнце представляет собою громадный шар, который в миллион раз больше Земли... По сравнению с Солнцем, наша Земля, которая нам кажется такою обширною, -- меньше чем маковое зернышко в сравнении с апельсином. Звезды по меньшей мере так же велики, как и Солнце, и их насчитывают тысячи, миллионы! Вы видите, что по отношению ко всей вселенной Земля -- это песчинка, скорее даже пылинка, незаметная точка в пространстве. Ну, можно ли на самом деле, сохраняя рассудок, допустить, что вся эта необ'ятная масса миров вертится вокруг нас, вокруг нашего крошечного микроскопического шарика? Не похоже ли бы это было на то, как если бы, катающийся на деревянной лошадке карусели ребенок вообразил себе, что все люди, дома, деревья, все дальние деревни и вся страна вертятся около него, чтобы потешить его своим кружением? -- Ведь это было бы уже слишком.
При круговом движении около какого-нибудь предмета, чем более удалены мы от него, тем больше будет описываемый нами около него круг, а чем обширнее будет этот круг, тем большую надо употреблять скорость, чтобы обойти его в одно и то же время. Как это вы узнаете потом, Солнце отстоит от Земли на много миллионов верст. Какой же громадный круг оно должно бы было сделать? Какая должна быть ужасающая скорость, для того, чтобы Солнце успело пробежать такой чудовищный круг в течение одних только суток! Ему приходилось бы пробежать в это время 880 миллионов верст и значит более полумиллиона верст в одну минуту! И это еще не все. Звезды, такие же громадные светящиеся шары, как и Солнце, удалены от нас в миллионы раз более. Чтобы сделать им свой круг около Земли в один день, им понадобилось бы лететь, кружиться со скоростью множества миллиардов верст в секунду!... Но, ведь было бы ни с чем несообразно воображать себе, что миллионы всех этих громадных шаров должны вертеться около нашего маленького шарика с такою непостижимою быстротою. Было бы просто нелепо, глупо думать подобным образом.
Действительное движение Земли.
В настоящее время, напротив, все признают, что вертится Земля. Все происходит просто, естественно. Наш земной шар вертится без излишней торопливости, движение его умеренное, почти ничтожное по сравнению с только-что упомянутым бешеным полетом Солнца и звезд, еслибы двигались они. Внешние признаки останутся такими же, как если бы вращалось небо, но все об'ясняется более простым способом. Затруднения, возражения -- исчезают. Земля вертится, и мы вместе с нею. Если мы не замечаем этого движения, то только потому, что почва, деревья, дома, все, что находится на земле, -- так же как атмосфера, облака -- все это вертится вместе с нами. Ничто не представляется нашему взгляду переменяющим место, потому что все участвует в общем с нами движении. Припомните наши наблюдения при путешествии в вагоне. И так как Земля движется без всякого шума, без всякого сотрясения, совершенно спокойно, более спокойно, чем скользит барка по гладкой поверхности воды, то ничто не дает возможности чувствовать этого движения, и Земля нам кажется неподвижною. Но если мы обратим свой взгляд от земных предметов к Солнцу, Луне и звездам, которые не вращаются с нами, то что окажется при этом? Они будут нам казаться вращающимися в сторону противоположную нашему движению, т. е. совершенно подобно тому, как когда мы смотрим в окно едущего вагона и видим бегущие мимо нас поля и леса. Мы находимся как бы в карусели, которую представляет Земля, а Солнце и звезды -- это зрители и отдаленные предметы, кажущиеся нам кружащимися в другую сторону.
Чтобы иметь ясное представление о движении Земли, возьмите, например, мяч или апельсин, проткните его длинной вязальной спицей и затем вертите эту спицу между пальцами, так, чтобы мячик кружился на подобие колеса. При этом говорят, что мячик вертится вокруг самого себя; такой род движения называют коловращением, т. е. движением колеса. Спица, которою проткнут мяч чрез его центр, обозначает направление линии, называемой осью мяча, около которой он оборачивается, подобно тому, как колесо около тележной оси. Те две
точки мяча, в которых эта ось, изображаемая спицей, протыкает его поверхность, называются двумя полюсами.
Рассмотрим теперь внимательно наш мяч во время его движения и проследим за каким-нибудь пятном или точкою, намеченною на его поверхности. Вы увидите, что эта точка описывает около оси круг.
То же самое произойдет со всякой точкой на поверхности мячика. Однако точка а, находящаяся вблизи полюса (фиг. 17), сделает небольшой круг, другая же точка b, более от него удаленная, опишет в то же время несколько больший круг и следовательно будет двигаться скорее. Точка с, взятая как раз посредине между обоими полюсами, опишет при этом самый большой круг. Если мы разрежем мяч по этому кругу, везде одинаково отстоящему от полюсов, то разделим его на два равных полушария.
Итак, Земля вертится около самой себя, не будучи, без сомнения, проткнута в действительности какой-либо иглой или осью (пущенный волчек так же вертится около самого себя, не нуждаясь ни в какой оси). Мы только представляем себе, в своем воображении, ту линию внутри Земли, около которой она вертится, как колесо на оси, и называем эту линию осью Земли. Две точки, в которых эта линия пересекает поверхность Земли, суть ее полюсы. Все это можно уяснить себе с помощью земного глобуса.
За исключением этих двух точек, все остальные точки земной поверхности оборачиваются в двадцать четыре часа (за день и ночь), описывая более или менее значительные круги, смотря по тому -- ближе или дальше они отстоят от полюсов.
Наибольший круг описывают точки поверхности, расположенные в равном расстоянии от обоих полюсов; они описывают линию большого круга, отличающегося тем свойством, что разрез, сделанный по нему, пройдет чрез центр шара. Эта линия лежит везде на одинаковом расстоянии от обоих полюсов. Такой круг, разделяющий земной шар на два равных полушария, называется экватором и изображен на вашем земном глобусе. Конечно, он не начерчен на самой поверхности земли, но точки, его составляющие, существуют на самом деле, -- ничем не отличаясь от других точек поверхности, кроме того, что отстоят на одинаковом расстоянии оттого и другого полюса. Точки поверхности, образующие экватор, и люди, живущие в этих местах, делают самый большой круг, равный всей окружности земли, т. е. 37.500 верст в 24 часа, что составляет почти ровно 26 верст в минуту. Наши страны -- (отыщите на глобусе Россию и свою местность) -- более приближены к полюсу, и потому мы совершаем несколько меньший круг, чем обитатели стран на экваторе: около 22.000 верст в сутки для жителей Москвы или около 15 верст в минуту. "Только-то?" скажете вы. Да, но по отношению к тому движению, которое нужно было бы предположить для Солнца и звезд, чтобы заставить их вращаться около Земли, это -- сущие пустяки! Если мы не замечаем и такого движения, то вы знаете теперь -- почему.
Конечно представление о Земле, вращающейся со всем, что на ней находится, не легко укладывается в вашем воображении и вас изумляет. Вскоре однако вы узнаете, что все прочие небесные светила -- Солнце, Луна, звезды и пр. -- все они вращаются вокруг самих себя: их вращение можно даже видеть... Теперь вы поймете, что удивительно было бы, напротив, то, если бы только одна Земля была устроена иначе, чем ее остальные товарищи по небу: все вращается, а она одна оставалась бы неподвижною.
Наконец, есть еще прямые, положительные доказательства движения Земли, но они не могут быть приведены, потому что для их понимания пришлось бы войти в трудно доступные для вас рассуждения; когда вы усвоите все, что находится в настоящей книжечке, то без труда уясните себе эти доказательства из других книг по астрономии, где они приведены. В настоящее же время имейте по крайней мере в виду, что эти доказательства существуют и что теперь никому из образованных людей не придет в голову ни на минуту усомниться в том, что Земля вертится.
Наступление дня и ночи. Страны света.
Мы только что об'яснили, каким образом наступление Земля обращается вокруг самой себя в течение двадцати четырех часов. Теперь вы увидите, что следствием этого движения бывает наступление каждого дня и ночи.
При чистом, ясном воздухе вы замечаете, что задолго до восхода Солнца одна часть неба озаряется бледным, постепенно усиливающимся светом: начинает светать. Затем это слабое мерцание света принимает золотистый оттенок, краснеет; носящиеся в воздухе пары, небольшие облака окрашиваются в розовый цвет, принимают огненный колорит; становится все светлее и светлее: это -- заря, предшествующая наступлению дня. В этот момент Солнце еще скрыто от наших глаз, но оно уже освещает верхнюю часть атмосферы, которая становится тогда светлою, и посылает к нам свое отражение. Такое состояние в освещении Земли называется утренней зарей.
Наконец появляется Солнце: оно кажется как бы выходящим на горизонте из-под Земли. В этот момент его лучи скользят по Земле, отбрасывая от предметов в противоположную сторону длинные тени. Та сторона горизонта, в которой восходит Солнце, называется востоком.
По мере того, как Солнце, повидимому, поднимается, описывая свою обширную кривую, дневной свет становится ярче, а вместе с тем усиливается и тепло. В двенадцать часов, когда светило достигает наивысшей точки неба (фиг. 18), его лучи падают на Землю всего прямее, и освещенные им предметы отбрасывают на поверхность Земли самую короткую тень: вы, конечно, замечали, что среди дня тень от домов и заборов весьма мала. Итак, теперь будет полдень; если обратим в это время лицо к Солнцу, то та часть горизонта, над которою светит его диск и которая находится прямо пред нами, называется полуденною стороною, или иначе югом. Позади нас, в прямо противоположном направлении будет находиться полуночная сторона, называемая иначе севером.
По мере того, как Солнце понижается, свет от него постепенно ослабевает, а равно уменьшается и зной. В момент, когда дневное светило как бы касается Земли, его лучи доходят до нас, только едва скользя по Земле, почти горизонтально, и падающая от предметов тень удлиняется беспредельно в направлении, противоположном тому, которое замечается утром. Наконец Солнце как будто утопает под горизонтом.
Долго спустя после заката Солнца в небе еще виднеются позолоченные его светом облака и огненно-красный отблеск, подобно тому, как и утром. Затем эта окраска пропадает, и остается лишь бледный, постепенно ослабевающий отблеск, который зависит от того, что скрывшееся уже от наших глаз Солнце продолжает еще некоторое время освещать верхние слои атмосферы (фиг. 19); наступают вечерние сумерки, и за ними следует ночь. По мере уменьшения яркости дневного света, начинают показываться звезды, сначала более яркие, а затем одна за другою и остальные.
Та сторона горизонта, где Солнце садится, весьма естественно зовется закатом, или чаще западом.
Распознавание стран света.
Обратившись в полдень лицом к Солнцу, мы будем всегда иметь пред собою юг, позади себя -- север, слева -- восток и справа -- запад. Эти четыре направления называются четырьмя сторонами света (т. е. главными). Узнавать, где находится каждая из этих замечательных точек горизонта, значит уметь определить свое положение во всяком месте или, как говорят, ориентироваться (последнее выражение происходит от латинского слова oriens, восток, определив который, можно найти остальные направления).
Необходимо научиться распознавать стороны горизонта по положению Солнца при восходе, в полдень и при закате; это весьма полезно во многих отношениях; в некоторых случаях это не позволяет заблудиться и помогает отыскивать правильную дорогу. Только благодаря уменью определять свое положение с особою тщательностью и точностью, возможно для мореплавателей верно направлять свой путь по морю, где не имеется никаких проложенных дорог.
Распределение света на земном шаре;-- опыт.
Осветите вечером свою комнату одною только, поставленною на столе, свечею или лампою с надетым на нее матовым стеклянным шаром.
Возьмите ваш мячик, яблоко или апельсин и держите его в некотором расстоянии перед лампою. Освещена будет при этом только одна сторона, обращенная к лампе; другая останется в тени (фиг. 20).
Свет и тень разграничивают между собою освещенную и темную стороны вашего мяча по круговой линии, разделяющей его на две равные части.
То же самое происходит в пространстве с Землею, которую освещает Солнце. Солнце, подобно лампе, распространяет вокруг себя свет во все стороны, но только та половина Земли будет им освещаться, которая повернута к Солнцу; другая же останется в тени. С одной стороны -- свет, день; с другой -- темнота, мрак, ночь. Значит, день -- это свет, посылаемый на Землю Солнцем; ночь -- это тень Земли с противоположной стороны.
Если-бы Земля оставалась неподвижною перед Солнцем (также неподвижным), то всегда одна и та же сторона нашего шара была бы обращена к дневному светилу, и страны этой части Земли постоянно пользовались бы его светом -- у обитателей этих стран был бы непрерывный день. Другая сторона Земли постоянно была бы погружена во мрак: здесь находилась бы область вечной ночи. Если у нас наступает попеременно ночь за днем и день за ночью, то это происходит именно потому, что Земля вертится.
Возьмите опять проткнутый спицею апельсин, поднесите его к лампе таким образом, чтобы те точки, в которых спица проникает в апельсин, т. е. его полюсы, как раз находились оба в черте, разграничивающей свет от тени, и медленно поворачивайте ваш шар на его оси, вертя спицу между пальцами. Вы увидите тогда, что все точки поверхности шара входят последовательно и поочередно в тень и свет.
Заметьте какую-нибудь точку на поверхности, напр., небольшое пятно: нам известно, что при вращении оно описывает круг. Вы увидите, что оно последовательно проходит пространство, освещенное и неосвещенное, затем снова возвращается, и так далее. В течение половины своего пути оно находится в свету, и обратно -- остается в тени, пока описывает остальную половину круга. Обозначьте другую точку на шаре с противоположной стороны; в то время, как первая точка проходит освещенное пространство, вторая, будет в темной стороне, и наоборот -- как только первая войдет в тень, вторая, в свою очередь, появится в свету.
Так как Земля вертится перед Солнцем вокруг самой себя, то, конечно, на ней произойдет то же самое. Различные стороны Земли, при ее вращении, то будут находиться против Солнца, в освещенном пространстве, то с противоположное стороны, в тени: каждая последовательно проходит в свету и в тени. Когда страна идет по освещенному пространству, то во всех ее точках видно Солнце, и следовательно бывает день; оканчивая свой оборот, она входит в теневую область -- и наступает ночь. Наконец в то время, как эта страна находится в свету, в другой, прямо противоположной ей стране бывает ночь, и когда первая, в свою очередь, погружается во мрак, для второй наступает день (фиг 21). Вы теперь, конечно, отлично понимаете, почему вследствие вращения Земли для каждой страны и местности, например, в России, последовательно наступают день и ночь, и по каким причинам одновременно не может быть дня на всем земном шаре, а когда в одних странах бывает день, то в других в это же время царствует ночь, и обратно.
Неодинаковость часов в разных местах.
Однако это еще не все; необходимо дать себе подробный отчет во всех любопытных последствиях, которые вытекают из описанных нами явлений.
Чтобы легче этого достигнуть, представляют себе начерченные на земной поверхности от одного полюса до другого большие полукружия, называемые меридианами. Возьмите земной глобус; вы увидите на нем проведенные чрез материки и моря полукруги, уподобляющие его наружному виду арбуза... Все эти полукруги, как это видно, делятся экватором пополам. В геометрии принято делить окружность всякого круга на 360 равных частей, называемых градусами. Таким же образом представляют себе разделенным и экватор; чрез каждый его градус мысленно проводят полукруг от одного полюса до другого, причем получаются 360 полукругов меридианов. Так как круги эти настолько близко отстоят один от другого, что при небольшом размере глобуса они могли бы его испестрить и из-за них нельзя было бы различить очертаний стран, то обыкновенно их обозначают не все, а только некоторые, чрез каждые, например, 10 или 15 градусов. Если посмотреть на земной глобус сверху, дерзка глаз прямо по продолжению оси над полюсом, то начерченные на глобусе меридианы представятся на подобие спиц колеса, а экватор составит собою обод этого воображаемого колеса (фиг. 22).
Поднесем теперь наш земной глобус к лампе, изображающей Солнце, таким образом, чтобы круг, который разграничивает свет от тени, проходил чрез полюсы, как это мы делали в опыте с мячиком. Отыщем на глобусе Россию и в ней местность, где мы родились, и будем медленно поворачивать глобус. В тот момент, когда Россия начнет входить в полосу света, световые лучи касаются поверхности шара с соответствующей ей стороны. Это будет совпадать с таким положением, когда, вследствие движения Земли, наша местность только-что вступает в область света. С этой минуты мы начинаем видеть Солнце; его лучи едва касаются земли, и самое светило нам кажется вровень с землею. Для нас это будет момент восхода Солнца.
Продолжаем поворачивать глобус. Вскоре вся Россия станет прямо против света. Маленький человечек, которого вы предположили бы. помещенным в одной из точек глобуса, напр., в Москве, будет иметь лампу (или Солнце) почти прямо над своей головой. Когда ваша местность займет подобное положение, Солнце вам будет казаться в высшей своей точке на небе -- у вас будет полдень. i>
Продолжая поворачивать глобус далее, дойдем до того момента, когда пространство, обозначающее на глобусе местность вблизи Москвы, начнет входить в тень, и свет в этой части глобуса будет лишь едва касаться его поверхности. Такое положение представит нам тот момент дня, когда наша страна вступает в тень, отбрасываемую Землей; солнечные лучи достигают до нас не иначе, как только едва касаясь поверхности Земли, причем самое Солнце кажется соприкасающимся с землею и затем исчезает. Во все время, пока наша местность проходит в области тени, у нас продолжается ночь.
Различие времени для различных долгот.
Отыщите на земном глобусе меридиан, проходящий от одного полюса до другого через Россию, в том месте, где стоит Москва. Когда проведенный таким образом по Земле полукруг находится как раз по середине освещенного пространства, прямо против Солнца, то не только в Москве, но и во всех других точках Земли, расположенных на одном и том же полукруге, будет полдень в одно и то же время. Отсюда происходит наименование меридиан, что значит: полуденная линия.
Таким образом во всех точках одного и того же меридиана, одновременно занимающих прямое против Солнца положение, полдень будет в одно и то оке время. Но другие места Земли не успели еще к этому моменту занять такое же положение или уже прошли его. Поэтому различные точки земной поверхности не могут иметь одновременно один и тот же час дня. Только те из них, которые расположены на одном и том же меридиане (Москва, Тула, Ливны, Славянск, Мариуполь), встречая полдень в одно и то же время, также одновременно будут иметь один и тот оке час в течение всего дня и всей ночи. Для всех мест, расположенных на другом меридиане, в это время будет иной час дня, который не трудно вычислить.
Известно, что продолжительность дня, т. е. того времени, когда бывает светло, не всегда одинакова: летом у нас стоят длинные дни и короткие ночи; зимою, наоборот, дни становятся короче, а ночи длиннее. Позже будет об'яснена причина неодинаковой длины дней и ночей. Припомним на минуту, что продолжительность полных суток, т. е. дня вместе со следующей за ним ночью, напр., от утра одного дня до утра следующего, постоянно одинакова и составляет время, необходимое для полного оборота Земли. Час составляет двадцать четвертую долю суток, так что в один час Земля совершает одну двадцать четвертую часть полного оборота. Если представим себе проведенными вокруг Земли 360 меридиацрв чрез каждый градус, то в течение одного часа мимо Солнца пройдет одна двадцать четвертая часть от 360, т. е. 15 меридианов. Если где-нибудь полдень, то понадобится еще час времени для того, чтобы пятнадцатый от этого места меридиан пришелся, в свою очередь, прямо против Солнца. Другими словами, для того, чтобы отыскать какую-нибудь местность, разнющуюся от другой во времени на один час, нужно отсчитать 15 градусов круга, называемых градусами долготы. Сколько раз содержится 15 градусов долготы между меридианом какого либо места и меридианом, проходящим чрез Москву, столько часов разницы во времени будет для этого места против московского времени. Для всех местностей, лежащих к востоку от Москвы и следовательно ранее занимающих прямое против Солнца положение, часы будут впереди против московских; для местностей же, лежащих к западу от Москвы, для которых полдень наступает позже, чем в Москве, часы будут позади против московских часов.
Фиг. 23 изображает вид Земли, как бы она нам представилась, еслибы возможно было на нее посмотреть, расположившись над одним из полюсов (северным), с проведенными чрез 15 градусов меридианами, причем каждый из них соответствует разности в один час времени. Направление, в котором вращается земной шар, указано стрелками. На этом рисунке полуденное время предположено в Париже, и ясно видно, какое в тот же момент бывает время во всяком другом месте, изображенном на такой географической карте. Если бы вы пожелали узнать, какое время соответствует тому, когда в Париже какой либо другой час, то это не трудно определить весьма простым расчетом, который вы можете сделать сами.
Приостановимся немного над теми любопытными выводами, которые вытекают из только-что об'ясненного нами. Не любопытно ли в самом деле, что в то время, когда вы заняты, например, уроком среди белого дня, в других странах Земли люди ложатся спать, спят или только что встают? Что обитатели этих стран напрягают все сбои силы в работе как раз в то время, когда мы уже отдыхаем? Следите по вашему глобусу: мы сделаем маленькое, воображаемое, конечно, путешествие вокруг Земли в несколько минут.
Предположим, что в Париже теперь почти полдень. В школах только-что кончился урок, и часы сейчас пробьют двенадцать. Для народов, живущих к востоку от Франции, полдень наступил уже ранее, и день более подвинулся вперед. Так, в Петербурге и в Египте, отстоящих почти на тридцать градусов долготы к востоку (два раза пятнадцать градусов), будет уже два часа после полудня. На Урале и в Оренбурге, отстоящем на шестьдесят градусов к востоку (четыре раза пятнадцать), будет в то же время уже около четырех часов, и там готовятся к вечернему отдыху.
В Индии, в устьях великой реки Ганга, будет уже шесть часов (девяносто градусов, шесть раз пятнадцать). Солнце садится; его последние лучи освещают вершины высоких деревьев. Дикие звери с закатом Солнца поднимают свой хищный рев в глубине лесов; слоны тянутся к реке на водопой. Еще дальше (в ста двадцати градусах) расположен Пекин, в Китае. Там уже около восьми часов вечера; столица с двухмиллионным населением освещается тысячами цветных фонарей, мелькающих на улицах. Наконец, еще далее, в тот же момент мрачная ночь расстилает свой покров над океаном и его островами, где дикие их обитатели спят в своих убогих шалашах. На море, среди глубокого мрака, скользят то там, то здесь мерцающие фонари судов,, проходящих эти отдаленные воды. Рулевой бодрствует и, смотря на звезды, говорит: теперь полночь! Это соответствует местности, отстоящей на сто восемьдесят градусов (двенадцать раз пятнадцать) от Парижа.
Но в тот самый момент, когда французы изнемогают в полдень под палящими лучами солнца, до великого континента Америки, лежащего к западу от них, солнечные лучи еще не достигли; он еще только что начинает входить в светлое пространство. У обитателей Америки утро. Калифорнийский рудокоп едва ощущает слабое мерцание рассвета (сто двадцать градусов западной долготы), но на берегах Миссисипи солнце уже взошло; на Антильских островах совершенно светло; рабочие и торговцы Нью-1орка уже поглощены своим трудом, своими делами (семьдесят пять градусов, семь часов утра). В Южной Америке, лежащей более к востоку, например, в Бразилии, -- восемь часов утра. Посреди Атлантического океана можно встретить суда, плавающие между Старым и Новым Светом; для них при сорока-пяти градусах будет девять часов, при тридцати градусах -- десять часов утра. Те, которые направляются к французским берегам, возвращаясь в отечество, не без удовольствия относятся к счету часов, все более и более приближающемуся к счету времени в Париже, что служит признаком близкого соседства с их родиной. Итак, мы снова возвратились в Европу, во Францию, где в это время в Париже везде бьет двенадцать часов, так как наше воображаемое путешествие длилось всего несколько секунд.
ГЛАВА V.
Земля кружится около Солнца.
Признаки, определяющие движение по кругу.
Представьте себе на ровной местности красивую и обширную поляну: вдали виднеются окаймляющие речной берег тополи, затем холмы, домики поселков, деревня. Как раз посреди поляны водружен шест. Станьте перед этим шестом, и вы в любом направлении позади него заметите отдаленные предметы, перед которыми как будто стоит этот шест; он даже закрывает собою некоторые из них, именно те, которые расположены как раз позади его по продолжению линии, проведенной через шест и то место, где вы стоите (фиг. 24, положение 1).
Обратите внимание на то, против какой именно части открывающегося перед вами вида приходится поставленный шест; заметьте, напр., дерево, которое соответствует этому положению, тополь на половину закрываемый шестом (подобно тому, как на рисунке закрыто им дерево, обозначенное буквою А). Теперь идите вокруг шеста, вроде того, как бежит лошадь, гоняемая на корде. Сделавши несколько шагов (2) и посмотревши на шест, вы увидите, что он не совпадает уже более с прежним отдаленным предметом. Он только что находился против тополя (А), теперь же приходится по направлению селения и закрывает собою колокольню (В), а тополь остался в стороне от него, направо. Подавшись вперед еще на несколько шагов и продолжая свой путь по кругу (3), вы заметите, что шест уже не совпадает более с колокольней, он прошел мимо нее и теперь позади него приходится дальний дом (С). Не выходит ли отсюда, что шест перемещается и последовательно становится против всех этих различных предметов местности? И в самом деле, если вы будете медленно итти по вашему кругу, не спуская глаз с шеста, то он вам представится проходящим мимо отдаленных предметов, как будто он бежит между ними и вами, закрывая собой сначала один предмет, потом другой; так что, если вы сделаете полный круг около шеста и в то же время будете постоянно смотреть на него, то вам будет казаться, что шест пробежал мимо всех предметов, окружающих луг, приходящихся последовательно против всех точек на горизонте, совершенно так же, как если бы он вращался около вас, и наконец снова займет свое первоначальное положение, при котором он закрывал собою дерево (А), к тому времени, когда вы возвратитесь к точке 1, откуда начали свой путь.
Если шест как будто вращается около вас самих, то это потому, что он последовательно приходится против различных точек очертания горизонта. Но это движение есть опять только обман зрения, так как в действительности, наоборот, вы сами описали круг около шеста. Шест в данном случае служит только признаком движения; на самом же деле он оставался неподвижным, а двигались вы сами.
Кажущееся годовое движение Солнца.
В небесном пространстве также есть отдаленные предметы, которые не трудно заметить -- движение это звезды! Так вот и было замечено, что Солнца. Солнце последовательно проходит мимо некоторых звезд. Сегодня, например, оно находится против какой либо хорошо известной звезды. Завтра и в следующие дни оно уже не приходится против нее, а как будто все более и более удаляется от нее к востоку. Теперь оно стоит уже против другой звезды, а следовательно против другой точки неба, и так далее; Солнце кажется идущим, и всегда в одну и ту же сторону. Таким образом, переходя последовательно от звезды к звезде и совершив в небе полный круг, Солнце через год снова возвращается к первоначальному положению, приходится опять против первоначальной звезды. На первый взгляд можно подумать, что и на самом деле Солнце обращается вокруг Земли, совершая свой оборот в течение года. Когда-то так и думали. Но тут перед нами не что иное, как кажущееся движение, вроде движения нашего шеста на лугу. В действительности же опять движется-то наша Земля, описывая в пространстве огромный круг около Солнца в течение года.
Представим это движение на рисунке (фиг. 25). Солнце означено буквой S; начерченный около него круг представляет тот путь, по которому движется Земля в пространстве. Далее показаны звезды. Когда Земля находится в точке 1, то Солнце видно с нее по направлению звезды А. Подвигаясь вперед по направлению, обозначенному стрелкой, Земля достигает точки 2; при этом Солнце уже не будет против звезды А, но окажется на прямой линии со звездою В. Когда Земля дойдет до положения 3, то Солнце будет казаться против звезды С. Так что, по мере того как Земля подвигается по своему кругу, Солнце относительно ее как будто подается назад от одной звезды к другой. Солнце имеет кажущееся движение, а Земля -- движение действительное. Земля подвигается вперед, а солнце кажется отступающим назад.
Если вы теперь спросите, как же узнать -- против какой звезды находится Солнце, когда известно, что при дневном освещении звезды становятся невидимыми на фоне неба, ярко освещенного Солнцем, то на это нужно заметить, что в действительности наблюдения производятся после заката Солнца; но, вычисляя, насколько опустилось Солнце под горизонтом, легко узнать и то, против какой звезды находилось оно в течение дня.
Но справедливо ли, что Земля кружится подобным образом около Солнда? Да, в этом вполне убедились. Существуют особые тому доказательства, которых теперь быть может, вы не поймете, но о которых мы поговорим позже. Вскоре вы узнаете, что Земля -- вовсе не единственный шар, движущийся таким образом; вы увидите, что существуют и другие подобные ей шары, другие небесные земли, и что можно наблюдать такое их движение вокруг Солнца. Тогда вы поймете, что было бы удивительно странно, если бы все другие подобные Земле планеты описывали круги около Солнца, и только одна Земля, как исключение, оставалась бы неподвижною в пространстве.
"Однако, возразят нам, ранее вы говорили, что Земля вертится около самой себя; теперь выходит, что она еще кружится около Солнца"... -- Совершенно верно! Одно нисколько не мешает другому. Посмотрите на запущенный волчек: он быстро вертится и в то же время медленно описывает большие круги по земле. Он совершает два движения разом. То же самое и Земля. Вращаясь на своей оси, она проходит и по небесному пространству, совершая свой круговой путь. Полный оборот около самой себя Земля делает в сутки; свое обращение вокруг Солнца она оканчивает в год. Так как в году 365 суток, то это значит, что, пробегая у свой большой круг, Земля в то же время сделает 365 оборотов около своей оси.
Та большая кривая линия, которую мы воображаем в пространстве, чтобы обозначить путь, по которому движется Земля, обращаясь вокруг Солнца, называется орбитою Земли. Эта линия не составляет в точности круга, а представляет собой эллипс, нечто в роде овала, т. е. круга, вытянутого в одну сторону и сплюснутого в другую. Однако эллипс, по которому следует в своем движении Земля, вытянут очень и очень немного, так что весьма мало отличается от настоящего круга. Наконец, Солнце находится не совсем в центре, не занимает точной середины этого огромного круга, но расположено немного ближе к одной его стороне, чем к другой (фиг. 26).
Теперь постараемся составить себе некоторое понятие о том, какой путь пробегает Земля.
Земля удалена на 140 миллионов верст от Солнца (расстояние, изображенное на рисунке от S до Т). Расстояние -- необ'ятное, которое легче можно будет себе уяснить при помощи нескольких подходящих сравнений. Диаметр или поперечник этого кругового пути, иначе расстояние от одной стороны эллипса до противоположной ей другой (от Т до V), будет вдвое более: около 280 миллионов верст. Окружность круга более диаметра в три раза слишком, что составит около 880 000 000 верст. Но такая вереница цифр пока еще не дает вам ясного представления о громадности земного пути. Попробуем несколько уяснить себе это. Земля проходит такой длинный путь в течение года или в 365 суток; в одни сутки она пройдет в 365 раз менее; в один час в 24 раза менее, чем за сутки; в минуту в 60 раз менее, чем в час, и, наконец, в секунду в 60 раз менее, чем в минуту. Можно все это вычислить, и тогда получится, что Земля проходит в секунду 28 верст, а в час -- целую сотню тысяч верст, т. е. движется со скоростью, в 1000 раз больше скорости самого быстрого поезда железной дороги.
Не желаете ли полюбоваться интересным зрелищем, воображаемым конечно? Представьте себе, что вы находитесь в пространстве, в какой либо точке близ того невидимого пути, по которому должна пройти Земля, подобно тому, как становятся около барьера, чтобы видеть проходящий поезд. Только мы поместимся внутри кривой (напр. в точке X) спиною к солнцу, чтобы оно не ослепило нас. Перед нами, вокруг нас -- темное, как ночь, пространство: мы видим звезды. Наша земля еще далеко; она виднеется нам как маленькая звездочка, которую мы легко смешали бы с остальными, еслибы не были уверены, что это Земля. Она блестит, потому что освещается Солнцем и посылает отражение его лучей. Но она кажется движущеюся среди неподвижных звезд. Мало-по-малу, медленно, она приближается, она растет.
Если мы говорим медленно, то потому только, что она еще так далеко, что невозможно судить об ее скорости: самый, быстрый курьерский поезд кажется медленно приближающимся, когда мы наблюдаем его движение издали. Затем Земля увеличивается, становится такою же большою, как Луна... Далее и притом с необыкновенно увеличивающеюся быстротою она разростается еще более, становится громадною, необ'ятною, -- настолько необ'ятною, что закрывает собою все небо... Приблизившись из глубины пространства со скоростью, во сто раз превосходящею полет пушечного ядра, она проносится мимо нас, как бешеная... и мы едва успеваем заметить ее материки, моря и разобрать их, так как промелькнув мимо нас, она в то же время и вертелась... Вот она прошла и уже начинает уменьшаться и, удаляясь, тонет в глубине бесконечного пространства.
Подумайте о том, что и мы путешествуем таким же образом, увлекаемые нашей планетой в ее ужасающем, крутящемся и вертящемся полете чрез пространство. Однако вы на этот раз конечно не зададите более вопроса, что "если-де Земля увлекает и нас с такою ужасающей быстротою, то почему же мы этого не замечаем и чувствуем себя неподвижными?"
Вы можете теперь ответить себе сами на подобное рассуждение: это происходит вследствие того, что все окружающее нас, все земные предметы одинаково увлекаются тем же движением. Стоит только вспомнить о путешествии в телеге или в вагоне. -- В таком случае, если мы будем смотреть на предметы, не участвующие в движении вместе с нами, то они. должны казаться двигающимися в противоположную сторону? -- "Без сомнения", ответите вы, это так и происходит на деле: когда мы смотрим на Солнце, оно представляется нам отступающим от одной звезды к другой, по мере того как Земля подвигается вперед по своему небесному пути.
ГЛАВА VI.
Климаты и времена года.
Вам уже известно теперь, что, кружась в пространстве около Солнца, Земля получает от него и свет, и тепло; что следствием вращательного движения нашей планеты около самой себя является поочередная смена дня и ночи. Но почему же не все страны на земле одинаково нагреваются солнцем? Почему в одном и том же месте в течение года попеременно бывает то жарко, то холодно; почему в одну пору года в нем стоят долгие и теплые дни, а в другую -- они становятся короткими и холодными?
Из географии вы знаете, что различные страны Земли имеют не одинаковый климат. Вы слышали рассказы о теплых странах со жгучим солнцем, где совсем не бывает зимы, где листья на деревьях никогда не опадают, где вызревают такие нежные и -сладкие плоды, какие не растут под нашим небом. Вам говорили также и о тех ледяных областях, где царствует ужасный холод, где снег почти круглый год покрывает землю, где замерзает самое море, где лето похоже на нашу зиму, где не встречается никакой растительности и не может существовать ни одно животное!.. Наконец, вам известно, что есть и умеренные страны, как наша, где нет такой ужасной жары, как в знойных климатах, и где холод никогда не достигает такой чрезмерной степени, как в ледяных областях. Отчего происходит такое разнообразие?
Причина различия в климатах.
Обратимся опять к нашему мячу, проткнутому иглой, и к лампе. Поместим мяч попрежнему прямо против лампы так, чтобы точки, проткнутые иглою, находились в черте, разграничивающей свет от тени. Заметьте теперь, что у краев той круговой черты, где свет переходит в тень, лучи от лампы падают на мяч, толко слегка касаясь поверхности, как бы скользя по ней вдоль. Напротив, в самой средине, освещенного пространства лучи ударяют на него в упор; наконец, в точках, расположенных между этими двумя местами, лучи падают на поверхность более или менее косвенно.
Там, где свет лишь касается поверхности предмета, где его лучи скользят в косом направлении, он освещает эту поверхность не так сильно, как в тех местах, где лучи падают прямо в упор. Вы можете убедиться в атом, посмотревши на мяч: края светлой стороны, близ теневой границы, освещены далеко не так ярко, как средина. То же самое происходит и с теплом.
Поворачивайте теперь слегка мячик вокруг его оси, не изменяя ее положения. Вы увидите при этом, что места, находящиеся близ экватора мячика (в равном расстоянии от полюсов), проходят освещенное пространство в области наиболее яркого света, и во время этого прохождения подвергаются действию прямых лучей лампы. Напротив; места, лежащие вблизи иглы, проходят лишь по краям освещенного пространства, на них падают лишь косые лучи света, едва касающиеся поверхности в этих местах.
Представим себе теперь нашу Землю вращающейся перед Солнцем в таком же положении. Все точки ее поверхности при вращении последовательно приходятся против Солнца, освещаются и нагреваются его лучами, но далеко не одинаково. Точки, находящиеся прямо против Солнца, получают отвесные его лучи, ярко освещающие и сильно нагревающие поверхность Земли и воздух. Напротив, близ обоих полюсов эти лучи достигают земной поверхности весьма косо, слегка лишь ее задевая. Вы конечно замечали, что по утрам, при восходе Солнца, или по вечерам, при его закате, когда солнечные лучи едва скользят по земной поверхности, не бывает ни такого яркого света, ни такого сильного зноя, как в полдень, когда солнечные лучи падают с высоты, почти отвесно над нашими головами. Все страны, расположенные близ экватора, при вращении Земли проходят в наиболее нагретом пространстве и следовательно, проходя его во время, соответствующее середине дня, пользуются в полной мере волнами света и тепла. Соседние с экватором области будут поэтому наиболее теплыми странами на Земле. Наоборот, страны, прилегающие к полюсам, проходят при вращении Земли лишь чрез края освещенного пространства и во все время своего прохождения подвергаются действию весьма косых, а потому и весьма слабых световых и тепловых лучей Солнца. Вот почему около обоих полюсов находятся холодные страны, области льдов. -- Между знойными областями экватора и весьма холодными странами полюсов расположены по обеим сторонам от экватора, как бы два пояса, страны умеренные, где солнечные лучи, падая более или менее косвенно, дают среднюю степень тепла. -- Такова прежде всего причина неодинаковости теплоты на земле, устанавливающая разные климаты.
Если бы Земля, обращаясь вокруг Солнца, сохраняла постоянно и неизменно такое положение, в котором мы ее до сих пор рассматривали, то хотя разные страны Земли имели бы различные климаты, но в одном и том же месте температура была бы постоянно одинакова. В течение года не было бы при этом ни холодного, ни жаркого времени -- словом, не было бы времен года. Сверх того, когда линия, разграничивающая свет от тени, проходит чрез оба полюса, то при вращении все точки поверхности ровно половину своего оборота делают в свету, а другую половину в тени. При обращении Земли вокруг Солнца в таком положении, ее экватор всегда приходился бы прямо против Солнца, и у нас, как и во всех прочих странах, двенадцать часов продолжался бы день и двенадцать часов -- ночь; другими словами, во всех местах Земли и всегда продолжительность дня была бы такая же, как и ночи.
Но известно, что этого на самом деле нет. У нас имеются разные времена года, и летом дни бывают длинные, а зимой -- короткие. В чем же состоит причина такой разности?
А в том, что, обходя вокруг Солнца, Земля подвигается вперед не в прямом положении, а в наклонном, т. е. что ось Земли наклонена, что она находится в косом положении относительно плоскости орбиты.
Взгляните на кружащийся на полу волчок. Случается, что он иногда наклоняется: его ось вращения (ножка, на которой он вертится) принимает косое положение; это поможет вам представить себе положение земной оси. Надо заметить только, что волчок, кружась на полу, качается из стороны в сторону, тогда как ось Земли неизменно сохраняет одинаковый наклон всегда в одну и ту же сторону, т. е. направлена почти к одной и той же точке неба. Помещенный здесь рисунок (фиг. 27) об'ясняет это. Он изображает Землю в последовательных ее положениях во время годового пути. При этом потребовалось конечно нарисовать Землю в значительно больших размерах по сравнению с Солнцем и в более близком к нему расстоянии; иначе земной шар пришлось бы изобразить таким маленьким, что совсем нельзя бы было различить его положения. Кроме того направление оси Земли показано в воображаемом продолжении, чтобы лучше видеть, в какую сторону она наклонена.
Вследствие такого наклонения земной оси происходит то, что не всегда Земля приходится в совершенно прямом против Солнца полояеении. Например, в точке, обозначенной буквой Е, к Солнцу обращен ближайший к нам северный полюс п; наоборот, в точке И, на противоположной стороне орбиты, северный полюс, сохраняя неизменным тот же наклон, будет смотреть в сторону противоположную от дневноцо светила, а южный полюс s -- обращен к нему. Без каких-либо колебаний из стороны в сторону, а напротив, постоянно наклоненная в одну и ту же сторону, Земля, обращаясь вокруг Солнца, приходится против него в различных положениях и подставляет под его лучи то один полюс, то другой. Рассмотрим несколько подробнее, что от этого происходит.
Времена года. Неодинаковая продолжительность дней и ночей.
На фиг. 28 изображено в значительно большем размере положение Земли, когда она находится в точке А, фиг. 27. При этом Земля обращена к Солнцу сбоим северным полюсом, и все северное полушарие воспринимает от него наиболее прямые и обильные лучи, почему и нагревается сильнее. Кроме того круг, отделяющий светлое пространство от тени, не проходит уже более чрез полюсы и хотя разделяет Землю на два равные полушария, но линия раздела не совпадает теперь ни с одним из меридианов. В северном, нашем, полушарии солнечный свет захватывает теперь более обширное пространство, чем в противоположном, южном.
Возьмем теперь какую-нибудь точку F в нашем полушарии (фиг. 28), обозначающую, наприм., положение Москвы. Точка эта, при вращении Земли, также последовательно проходит в освещенном и теневом пространстве. Но тот круг, который она описывает, тот оборот, который она делает (на рисунке видна только половина его), большею своею частью находится в области света и только меньшею частью в тени. При таком положении Земли, наши страны более продолжительное время будут находиться под влиянием солнечного света и менее продолжительное время лишены его. Дни у нас будут долгие, а ночи короткие.
Но день ведь это такое время, когда земля и воздух нагреваются от теплоты солнечных лучей, а ночью они охлаждаются. Когда наступает пора долгих дней, наша страна дольше нагревается Солнцем, а охлаждается в течение меньшего срока времени, и потому с каждым днем все более нагревается. Кроме того, как мы уже заметили, и самые лучи Солнца падают на землю в это время все прямее и прямее. Это соответствует тому времени года, когда нам кажется, что Солнце поднимается наиболее высоко в небе и посылает к нам более прямые и наиболее жгучие лучи свои. Вследствие обоих этих обстоятельств одновременно наступает период самых длинных дней и самой сильной жары. Это будет лето, теплая пора года -- как для нас, так и для всех стран, находящихся на северном полушарии.
Для стран, расположенных в другом полушарии, в то же самое время произойдет обратное явление. Взгляните, напр., на точку С (фиг. 28), обозначающую оконечность Африки (мыс Доброй Надежды). Круг описываемый этою точкой в течение суточного оборота, большею своею частью приходится в тени, а меньшею -- в свету. Эта страна будет освещаться менее продолжительное время, а большее -- находиться в темноте. Для нее наступит время коротких дней и долгих ночей. В течение этих более коротких дней земля и воздух будут иметь меньшее время, чтоб нагреваться Солнцем, и более времени для охлаждения ночью: произойдет то, что здесь начнутся все более и более сильные холода. Сверх того в это время лучи Солнца падают на эту часть земной поверхности в более косом направлении и менее согревают ее. В то время как у нас стоят долгие дни и бывает тепло, у обитателей этих стран наступают короткие дни и мороз; в то время, когда мы собираем с земли обильную жатву, там, напротив, земля покрыта снегом. Итак, во всех подобных странах южного полушария в эту пору года стоит холодное время -- зима.
Но затем... всему своя очередь. Вот изображение положения Земли (фиг. 29), когда она достигнет противоположной точки своей орбиты в H (фиг. 27). Земная ось, как видите, попрежнему остается наклоненною в ту же сторону, но к Солнцу обращен теперь противоположный ее полюс. Теперь Земля подставляет под солнечные лучи южный свой полюс, и потому южное ее полушарие нагревается более, чем северное. Точки южного полушария находятся в освещаемом пространстве дольше, чем в неосвещаемом: для них наступили долгие дни и короткие ночи. Северный же полюс при этом обращен в противоположную от Солнца сторону, и здесь царит теперь холод и ночь. Точка F, Москва, большую часть своего суточного обращения остается в тени; дни у нас в это время самые короткие. Солнце стоит на небе низко и посылает нам свои лучи в более косом направлении; земля и воздух не только получают мало тепла, но и сильно охлаждаются во время теперешних очень долгих ночей. Это -- зима, скучное и морозное время года... но только для нас, потому что обитатели южного полушария Земли пользуются как раз в это же время теплом и ясными, долгими днями.
Между этими крайними положениями Земли в двух противоположных точках ее орбиты естественно существуют положения промежуточные, в которые Земля переходит постепенно. Так в точке Р (фиг. 27) своей орбиты земной шар со своею осью, наклоненною постоянно в одну сторону, принимает между прочим такое положение, что разграничительный между светом и тенью круг как раз. проходит чрез оба полюса (фиг. 30), и Солнце находится совершенно прямо против экватора. В этот момент года, как нами уже было об'яснено, дни бывают равны ночам на всей Земле, а температура для нас будет менее жаркою, чем в наступающее лето, и более теплою, чем в минувшую зиму, т. е. в это время к нам возвращается весна, радостная пора цветов, надежд и поэзии.
В противоположной точке А (фиг. 27), линия раздела света от тени снова пройдет чрез полюсы (фиг. 31), и снова установится одинаковая продолжительность дней и ночей, только теперь для нашего полушария Земля направляется уже к точке зимы. Наступает осень -- для нас период собирания хлебов и плодов. Наконец, так как Земля постепенно переходит от одного из этих четырех положений к другому, то очевидно, что от зимы до лета дни у нас сменяются один за другим, незаметно прибывая от зимы к весне, и так же незаметно они убывают от лета к зиме; обратное тому имеет место в другом полушарии.
ГЛАВА VII.
Земные пояса и круги.
Равноденствие и солнцестояние. -- Тропики.
Чтобы лучше уяснить себе описанные явления, необходимо внимательно рассмотреть все эти различные положения Земли. Возвратимся на минуту к тому рисунку, который изображает наш северный полюс более всего обращенным в сторону Солнца (фиг. 28, стр. 77). Какая именно точка поверхности Земли в этом ее положении освещается вполне отвесными лучами Солнца? Это будет точка Т, находящаяся на прямой линии, идущей от центра Земли к Солнцу. Представим себе круг, проведенный через эту точку параллельно экватору, т. е. везде в одинаковом от него расстоянии. Все точки этого круга, во время полного оборота, последовательно пройдут под теми лучами Солнца, которые оно испускает на Землю отвесно. В этот день обитатели мест, расположенных по линии воображаемого нами круга будут видеть дневное светило отвесно, прямо над их головою, каждый последовательно в час своего полудня. Солнце, которое кажется нам поднимающимся на небосклоне с каждым днем все выше и выше, чем накануне, в этот день представляется нам как бы остановившимся; другими словами, оно приостанавливается в своем дальнейшем поднятии над горизонтом. Такое положение Земли называется летним солнцестоянием; выражение солнцестояние обозначает предел повышения Солнца. День, в который Земля достигает такого положения, будет днем летнего солнцестояния; он приходится на 22 июня и является самым длинным днем года для нас и обитателей всего северного полушария. Тот параллельный круг, прямо против которого находится Солнце в этот момент, называется поворотным кругом или северным тропиком.
Действительно, со следующего же дня Солнце уже поднимается на небе в полдень несколько ниже, и с каждым наступающим затем днем оно спускается как бы на одну ступеньку. Точно так же и дни у нас с этого момента начинают убывать. Когда Земля пробежит около четверти своей орбиты, три месяца спустя, то ее экватор будет в точности противостоять, как это мы уже говорили, отвесным лучам Солнца. В этот день, именно 23 сентября, все жители экватора последовательно, во время полудня, опять будут иметь Солнце как раз над своею головой; лучи его будут падать здесь совершенно отвесно, и на всей Земле день этот будет равен следующей за ним ночи: везде Солнце взойдет в шесть часов утра и зайдет в шесть часов вечера. Вот почему такое положение Земли называется положением равноденствия.
День 23 сентября есть день осеннего равноденствия. С этого момента Солнце продолжает как будто спускаться, дни убывают -- вот и зима... Момент, когда Земля занимает положение прямо противоположное летнему солнцестоянию, по совершенно подобному же основанию, называется зимним солнцестоянием. Точки земной поверхности, над которыми Солнце в этот день стоит в полдень на отвесной линии, образуют также параллельный экватору круг в южном полушарии, и этот круг мы называем южным тропиком. В такое положение Земля приходит 22 декабря, и у нас в это время бывает самый короткий день в году. Со следующего дня Солнце начинает свой поворот, т. е. изо дня в день кажется все более поднимающимся в небе, а дни начинают прибавляться. Наконец, три месяца спустя, 21 марта Земля достигает места противоположного тому, которое она занимала в осеннее равноденствие; с наступлением этого дня, во все время суточного оборота Земли, Солнце стоит в отвесном направлении над всеми точками экватора; на всей Земле день равен следующей за ним ночи; это будет весеннее равноденствие.
Сделаем еще одно важное замечание. В каком бы положении ни находилась Земля относительно Солнца, обращая к нему тот или другой из своих полюсов, круг, разграничивающий свет от тени, всегда делит экватор на две равные части. Отсюда следует, что страны, расположенные вдоль этой линии, всегда совершают ровно половину своего суточного оборота в тени, а другую -- в свету, т. е. в течение всего года здесь дни равны ночам. Отсюда и самое название круга -- экватор, т. е. равноденственная линия (см. фиг. 32).
Продолжительность самых длинных дней в различных широтах.
По мере удаления от экватора и приближения к полюсам, разница в продолжительности между самыми длинными и самыми короткими днями в году все увеличивается. У нас, например, в Москве, самый длинный день летом продолжается около 17 1/4 часов, самый же короткий день в Москве зимой продолжается только 6 34 часов; разница получается более, чем вдвое. Для Петербурга, который лежит ближе к полюсу, разница будет еще больше; самый длинный день продолжается там около 18 1/2 часов, а самый короткий -- около 5 1/2 часов. Затем далее, около полюсов? О! там происходит настолько любопытное, настолько необыкновенное явление, что непременно надо с ним познакомиться.
Длинные дни и долгие ночи близполюсных стран.
Заметьте прежде всего, что в день летнего солнцестояния круг, отделяющий теневую сторону Земли от освещенной, совершенно не захватывает весьма большое пространство вокруг полюса (см. фиг. 32). Проведем на глобусе линию, обозначающую те точки, которые при своем прохождении во время оборота Земли в таком ее положении только лишь касаются края тени: это составит круг, параллельный экватору (но значительно меньше его), который называется полярным кругом, так как он окружает полюс. Ни одна из точек пространства близ полюса внутри этого круга при своем вращении не войдет в тень за эти сутки; для всех таких точек совсем не будет ночи.
Возьмем теперь для примера какую нибудь точку М, расположенную на полдороге между полярным кругом и полюсом (фиг. 28). Точка эта в настоящую пору года вращается, оставаясь постоянно в свету, изо дня в день без всякой ночи. Когда же наступит для нее ночь? Тогда, когда край тени, которая мало-по-малу пододвигается к полюсу (так как Земля изменяет свое положение), коснется ее и затем покроет при ее прохождении. Начиная с этого времени, она при каждом суточном обороте Земли будет входить в тень; для нее наступит последовательная смена дней и ночей, причем ночи будут становиться все длиннее и длиннее. Но вот область тени дошла уже до полюса -- это наступило равноденствие; вскоре затем, постоянно надвигаясь, тень все более покрывает пространство, окружающее полюс внутри полярного круга. Наконец, во время зимнего солнцестояния (фиг. 29) она совершенно его закроет. И тогда эта точка, как и все другие, находящиеся между полярным кругом и полюсом, вращается уже среди полного и постоянного мрака, совсем не вступая в область света. Многие дни, недели, даже целые месяцы тянется эта ночь...
На самом полюсе день длится шесть месяцев и столько же продолжается ночь, так как от начала весеннего равноденствия до наступления осеннего полюс бывает освещен постоянно, другую же половину года он все время находится в тени. Но там никто не живет.
Тем не менее отважные путешественники достигали этих мест. Представьте себе одну из таких своеобразных стран внутри полярного круга, напр., Гренландию (посмотрите на глобус). Путешественники, посещавшие эту страну летом, не видали там в течение целых месяцев солнечного заката. Солнце поднимается в этих местах лишь на небольшую высоту и, описав полный круг в близком расстоянии над горизонтом, не скрывается под ним. В тот час, когда мы все спим, там виднеется почти касающийся моря солнечный диск, сверкающий хотя и ярким пронизывающим светом, но холодным, как сияние луны: это -- полуночное солнце.
В течение такого долгого дня солнечные лучи остаются постоянно очень косыми и потому дают весьма мало тепла. Однакож мало-по-малу зимний снег тает, кое-какие травы, кое-какие низкие кустарники зеленеют на освободившейся от снега поверхности земли. Но вот наступает день, когда Солнце, находясь на самой низшей точке своего пути, как будто касается только горизонта и затем вновь приподнимается вкось. На другой день уже кажется, что оно как будто слегка затонуло, и с тех пор дневное светило погружается под горизонт все глубже и глубже. Наступает короткая ночь, увеличивающаяся с каждыми сутками. Затем ночь делается равною дню (равноденствие). При этом, однако, свет Солнца захватывает Землю только лишь весьма косыми лучами, так что тепло исчезает и возвращается холод. Далее ночи все более и более удлинняются, а дни становятся все короче и короче.
Наконец, наступает тот день, когда Солнце покажет над горизонтом только верхний край своего диска на несколько минут и затем опять скроется... На другой день оно уже не возвращается более. В полдень на юге виднеется только загорающаяся бледным светом заря, как будто хочет показаться Солнце; но оно уже не появляется; заря гаснет, и мало-помалу устанавливается мрачная, безрассветная ночь. Ото --- великая зимняя ночь, длящаяся несколько месяцев! Представьте себе, если только можете, эту долгую, печальную ночь, которая, наймется, никогда не кончится! В самый полдень над вашею головою расстилается темное небо и блестят звезды. Холод становится ужасным, почти смертельным. Снег падает и падает, накопляясь все больше и больше; реки, озера, даже моря -- все замерзает. Когда же здесь снова покажется Солнце? -- Увы! только будущею весною.
На противоположном полюсе земли южный полярный круг обозначает тот же предел долгих ночей и области льдов. Только времена года будут там наоборот, и вы знаете -- почему.
Широкая полоса земли, лежащая между тропиками по обе стороны от экватора, образует вокруг земного шара как бы пояс, заключающий в себе наиболее теплые страны, и называется знойным или жарким поясом. Между тропиком и полярным кругом в каждом полушарии лежит по умеренному поясу; затем вокруг обоих полюсов находятся два холодных (фиг. 33). Очевидно, что на самом деле климаты не разграничиваются так резко теми кругами, которые мы себе вообразили: например, страны умеренного пояса, прилегающие к тропикам, обладают более теплым климатом; области, находящиеся ближе к полярному кругу, имеют более суровый климат. Большая часть России находится в средней полосе умеренного пояса, где не бывает особенно больших холодов, ни слишком сильных жаров, т. е. в условиях, чрезвычайно благоприятных для труда и умственного развития...
Вид Солнца, как оно кажется невооруженному глазу.
В ясный день свет Солнца настолько ослепителен, что невозможно смотреть на него; но иногда, при туманном небе, или еще лучше, когда перед своим закатом Солнце как бы погружается в вечерние испарения земли, сияние его настолько ослабевает, что его можно без опасения рассматривать, и тогда оно имеет вид огненного круга, почему и называется солнечным диском (кружком). Сначала можно подумать, что Солнце действительно кругло и плоско, подобно блину или монете. Но это только так кажется; на самом же деле Солнце, так же как и Земля, имеет форму шара.
Какой однако шар! Каких громадных размеров должно быть это раскаленное ядро! Но, скажете вы, Солнце вовсе не представляется нашим глазам слишком большим. Его диск кажется нам почти таких же размеров, как и полная Луна. Если солнечный шар так велик, то почему он не занимает большого пространства на небе? -- Это потому, что Солнце весьма далеко от нас.
Кажущаяся величина отдаленного предмета.
Не замечали ли вы, что всякий предмет кажется нам маленьким, если смотреть на него издали? Например, лежащая пред вами книга представляется вам известных размеров; но если бы она была только в ста шагах от вас, то показалась бы вам маленьким белым пятном, а на расстоянии версты вы совсем не могли бы и разглядеть ее. Идущий вдали по дороге человек кажется вам не больше муравья; шпиц колокольни на расстоянии двух верст представляется вам иглою. Даже гора на горизонте смотрит не горой, а небольшим холмом, простой глыбой земли, на которую можно взобраться с трех шагов... и если вы подойдете к ней и дадите себе труд подняться на ее вершину, то только тогда составите верное представление об ее высоте и размерах. То же самое надо сказать и о всяком далеком предмете; чем более он удален, тем менее его кажущаяся величина.
Расстояние Солнца от Земли.
Итак, Земля удалена от Солнца на непомерное, ужасающее расстояние в 140 миллионов верст. Совершая в течение года свой громадный путь вокруг Солнца, наша планета, как это мы уже говорили, постоянно держится от него в близком к этому расстоянии, то несколько приближаясь к нему, то немного от него отдаляясь. Да, 140 миллионов верст! Миллион верст нужно повторить сто сорок раз! Можете ли вы составить себе сколько-нибудь ясное понятие об этом? Ведь даже расстояние только в один миллион верст представляет нечто такое, что не укладывается в вашем воображении. Такие большие числа ничего не говорят вам о величине предметов или их расстоянии, кроме того, что это "очень, очень далеко..."
Попробуем однако составить себе возможно лучшее представление о таком чрезмерном расстоянии при помощи некоторых сопоставлений. Представим себе, например, железную дорогу, проложенную от нас до Солнца, по которой мчится на всех парах курьерский поезд, не останавливаясь ни днем, ни ночью... Так вот, ему понадобилось бы почти триста лет, чтобы достигнуть до Солнца! Еслибы он отправился туда сейчас, то пассажиры могли бы вернуться с новостями оттуда только чрез шесть веков... Нет надобности говорить, что пассажиры наши, как и само путешествие, одна пылкая фантазия: времени довольно для того, чтобы десять раз умереть и родиться за такой путь!
Или, еще лучше, предположим, что мы выстрелили из пушки по направлению к Солнцу. Ядро пролетает около версты в 2 секунды. Так, еслибы оно могло лететь к Солнцу, нигде не останавливаясь и не замедляя скорости своего полета, то ему понадобилось бы почти десять лет чтобы достигнуть Солнца! Теперь подумайте: если, несмотря на такое расстояние, Солнце представляется нашим глазам еще достаточно большим, то как же велико оно должно быть на самом деле?
Узнав расстояние Земли от Солнца, ученые могли, на основании полученных данных, точно вычислить и величину этого светила. Диаметр солнца заключает в себе 1 300 000 верст, что дает окружность длиною более четырех миллионов верст. Четыре миллиона верст в окружности! Ведь это ни более, ни менее как сто девять окружностей нашей планеты, -- той самой Земли, которую мы считаем такою обширною! Об'ем Солнца в 1 миллион 300 тысяч раз более об'ема Земли; другими словами, потребовалось бы 1 300 000 таких шаров, как Земля, скатать вместе, чтобы составился шар, который равнялся бы по величине Солнцу. Не сделаем ли еще одно сравнение? -- В одном стакане ржи заключается около 7 1/2 тысяч зерен средней величины; в одном ведре их будет в шестьдесят раз более, т. е. около 450 тысяч, а в трех ведрах еще в три раза более, т. е. около 1300000 зерен. И так, представьте себе, что перед вами лежит с одной стороны только одно зернышко ржи, а с другой -- куча ржи из трех ведер -- и скажите себе: "вот это Земля в сравнении с Солнцем!" Как видите, мы имели достаточное основание говорить, что Земля наша -- жалкий шарик, не более как песчинка по сравнению с такой громадной сферой. Если прибавить к Солнцу или отнять от него величину нашей планеты, -- это все равно, что будет ли одним зерном больше иди меньше в нашей куче ржи в тринадцать ведер: от этого ровно ничего не произойдет. Этого даже нельзя было бы и заметить! Точно так же можно вычислить вес Солнца. Представьте себе гигантские весы, весы для взвешивания миров... На одной чашке лежит Солнце. Чтобы уравновесить весы, нужно положить на другую чашку 324000 земных шаров. Вот каково светило, которое древние народы представляли себе небольшим огненным колесом, катящимся в воздухе, немного выше облаков, или вроде колесницы, запряженной четырьмя конями... Четыре лошади и шар почти в 1300000 раз больше Земли! Но оставим в стороне эти нелепые басни: если мы упомянули о подобных суждениях, то исключительно для того, чтоб показать, до чего можно дойти при желании об'яснить природу только с помощью воображения, без внимательных наблюдений, вычислений и, насколько возможно, точных измерений.
В настоящее время, приступая к об'яснению явлений, тщательно наблюдают и терпеливо производят измерения. Для наблюдения светил, как мы уже говорили, имеются у астрономов громадные зрительные трубы, в которых предметы кажутся в сотни и тысячи раз больше того, чем они представляются невооруженному глазу, т. е. при непосредственном их наблюдении. Рассматривая Солнце одним из таких инструментов, прежде всего, замечают, что его поверхность не везде одинаково светла. Весьма часто на ней видны бывают пятна; как будто бы по яркому лучезарному диску плывут темные облака (фиг. 34).
Пятна эти однако вовсе не составляют действительно темных пространств, они только менее блестящи и кажутся темными лишь по сравнению с окружающей их ослепительно яркой поверхностью. Если на самом деле устроить так, чтобы глаз не видал остальной части солнечного диска, то эти места представятся нам весьма блестящими, хотя и в меньшей степени, чем окружающая их поверхность. Пятна эти бывают очень разнообразны по виду и величине: по произведенным измерениям, протяжение многих из них более, чем в десять раз превышает поверхность всей Земли! Иногда бывает видно несколько пятен, иногда же незаметно ни одного; иные из них более темные, другие же кажутся светлее. Видно, как они образуются, разростаются, изменяют свой вид и постепенно исчезают. Более значительные пятна сохраняются по нескольку недель.
Так как пятна изменяют свой вид, исчезают и снова появляются, то поэтому они и не могут быть какими-либо большими, твердыми массами, устойчиво расположенными на солнечной поверхности, подобно тому, как высятся горы на земных материках или выставляются острова среди океана.
Кроме того, рассматриваемая в зрительные трубы {Не следует смотреть на Солнце, даже в небольшой телескоп или зрительную трубу, не закоптивши предварительно стекла сажей, так как иначе можно ослепнуть.} поверхность Солнца представляется нам подобной бушующему морю (фиг. 35). Виднеются как бы катящиеся по ней громадные волны, нагоняющие одна другую и взаимно сталкивающиеся между собою, подобно морским волнам во время бури; но только волны эти огненные. И действительно, наблюдаемая нами поверхность представляет как бы огненную оболочку, состоящую из, горящих и светящихся легких газов и окружающую со всех сторон внутреннюю массу громадного шара, более плотную и может быть жидкую. Эта оболочка, эта блестящая атмосфера находится в беспрестанном движении, подобно гонимому ветром пламени. По временам в нее врываются громадные огневые извержения (фиг. 36); местами вихрь паров, исходящих из-под огненной атмосферы, поднимается чрез нее; она расступается, и в пламени образуется как бы отверстие. Наблюдая эти отверстия, нашли, что они имеют вид очень плоской воронки, или тарелки, дно которой темнее по сравнению с краями -- совсем ослепительного света: они-то и образуют те солнечные пятна, которые мы замечаем на солнечном диске.
Вращательное движение Солнца.
Внимательно наблюдая солнечные пятна в течение нескольких дней, находят, что занимаемые ими места на диске постоянно изменяются. Они как-будто идут по поверхности, и все в одну и ту же сторону. Если, например, заметить одно из пятен близ восточного края, то мы скоро увидим, что оно с каждым днем подвигается к середине диска и достигнет ее приблизительно в течение семи дней; затем, продолжая идти все в том же направлении, в конце второй недели пятно исчезнет на противоположной стороне. Две недели спустя то же самое пятно вновь появится и снова начнет свой прежний путь, если только оно не уничтожится. Когда бывает несколько пятен, то они совершают свое путешествие все сообща, -- на подобие группы островов, нарисованных на земном глобусе, когда этот глобус вращается перед нами на его оси. Отсюда можно заключить, что Солнце, подобно Земле, также вращается само около себя; пятна вращаются вместе с Солнцем. Чтобы узнать, сколько времени употребляет великое светило на совершение своего полного оборота, достаточно заметить, сколько надо времени для того, чтобы какое-либо пятно снова возвратилось на прежнее место. Делая такие наблюдения со всею необходимою тщательностью, узнали, что Солнце совершает полный оборот приблизительно в 25 1/5 дней, немного менее месяца. Таким образом оно вращается гораздо медленнее, чем Земля.
Сводя в одно целое все эти наблюдения, мы должны представлять себе теперь Солнце в виде необ'ятного, вращающегося шара, уединенного в пространстве, внутри, может быть, жидкого, раскаленного, как расплавленный чугун, вытекающий из заводского горна, и окруженного огромной атмосферою пламени, страшно волнуемого вечной бурей. Какой невероятный жар должен быть среди такого океана огня! Жар в тысячи раз выше температуры расплавленного свинца, меди, серебра! Как подвешенное в воздухе раскаленное пушечное ядро отдает окружающему его воздуху свой жар и блеск, так и этот громадный огненный шар лучеиспускает в окружающее его пространство неизмеримое количество тепла и света. Обращаясь пред ним, наша Земля нагревается и освещается, как мы греемся, например, перед пылающим костром. Земля, однако, так относительно мала и настолько удалена от Солнца, что получает на свою долю только весьма малую часть всей этой теплоты. Но нам вполне достаточно и этой небольшой части. Несмотря на громадное расстояние, вы в каждый ясный летний день, когда Солнце льет свои лучи, стоя прямо почти над вашею головою, уже находите его блеск достаточно ярким и лучи довольно жаркими. Если бы мы находились ближе к Солнцу, оно казалось бы нам больше, но в то же время мы были бы ослеплены его слишком сильным светом; или даже сгорели бы, изжарились. Если бы мы были более удалены, то, напротив, диск этого светила казался бы нам меньше; мы бы не могли так ясно видеть предметы и испытывали бы холод. Далее, еще далее, и Солнце стало бы казаться нам не иначе как небольшой звездочкой, теряющейся между миллиардами звезд на ночном небе.
Но что было бы тогда с нами, обитателями земли? Как бы обходились мы без Солнца? Солнце -- это великий источник тепла и света. Оно нам дает день; его теплота испаряет воды океанов для образования облаков, из которых ниспадают на землю благодетельные дожди; оно заставляет прорастать зерна, вызывает появление растений, распускание цветов, созревание плодов; оно сгоняет снега и возвращает зелень лугам и лесам весною, придает желтизну нашим нивам летом и золотит виноград осенью. Без него мы были бы погружены в ужасную, вечную ночь; нас охватил бы смертельный холод. Все погибло бы -- животныя и растения, а также и мы сами, потому что ничто не может жить без света и тепла. Земля обратилась бы в замерзшую и никем необитаемую пустыню.
Кто не испытал удовольствия любоваться Луною, когда вечером она сияет на чистом небе? -- То она представляется нам с постепенно наростающею бахромкой в виде тонкого серпа, то появляется в виде полукруга, иногда же в виде совершенно полного, ясно блистающего кружка. Но для того, чтобы уразуметь сущность дела, недостаточно только видеть какой-либо красивый, блестящий предмет -- необходимо с ним познакомиться, изучить его; надобно отдать себе отчет в том, что мы видим. Наблюдая Луну, разве не задавали вы сами себе вопроса: "почему она изменяет свой вид каждую ночь?"
А потому, что Луна не составляет, подобно Солнцу, огненного шара, источника света и тепла, сияющего своим собственным блеском. Луна представляет собою также шар, плавающий одиноко в небесном пространстве, но это шар холодный, темный, такой же твердый и плотный, как и Земля, хотя значительно меньший, чем она. Луна не испускает света, подобно свече или лампе; она не имеет другого света, кроме того., который получается ею от Солнца и который она отражает во все стороны, а следовательно и по направлению к Земле. Если бы Солнце не освещало Луны, она оставалась бы совершенно темною, и мы не видали бы ее.
Отражение света непрозрачными телами.
Всякий предмет, освещаемый лампою или Солнцем отбрасывает от себя и посылает во все стороны и в наши глаза часть того света, который он получает; для этого нет надобности, чтобы он был отполирован, как зеркало. Подставьте простой лист бумаги под солнечный луч, проникающий сквозь щель в ставне темной комнаты, -- вы увидите, что этот листок бумаги, получая свет от Солнца, осветит пространство около себя. Он будет вам казаться блестящим очень ярко, и вся комната более или менее осветится отблеском от него.
То же самое происходит и с Луною. Быть может, вы несколько удивитесь, узнав, что Луна просто освещается, как и всякий другой предмет, получающий свет от Солнца, как облака, стены домов, почва и т. д.; ведь она кажется такою блестящею среди темного ночного неба! Солнце в это время скрыто от нас, так как мы находимся в теневом полушарии Земли, но Луна вполне освещается его светом. Наблюдая Луну днем, вы найдете ее не более блестящею, чем какое-нибудь освещенное Солнцем белое облако, плавающее в воздухе; свет, непосредственно исходящий от Солнца, настолько силен, что более слабое его отражение от Луны кажется нам рядом с ним совсем бледным; наоборот, ночью то же самое отражение представляется весьма ярким по сравнению с темною глубиною неба. -- Так, пламя зажженной днем свечи кажется тусклым, желтоватым и едва даже заметным; ночью же это самое пламя кажется вам ярким и блестящим, а отблеск его света от окружающих предметов достаточно сильным.
Луна имеет форму шара, и одновременно только половина ее поверхности может освещаться Солнцем, именно та, которая обращена к нему. Другая же половина находится в темноте, совершенно так же, как это бывает по отношению к Земле. В этом и заключается причина тех различных перемен видов Луны, которые называются ее фазами и при которых к нам бывает обращена то освещенная ее половина, g то темная, то наконец часть той и другой одновременно.
Чтобы лучше уяснить себе это любопытное явление, обратимся опять к лампе и мячу, который на этот раз будет изображать нам Луну и который для большего удобства мы подвесим на нитку. Лампа со своим шаром, как и ранее, пусть изображает Солнце.
Будем держать за ниточку мячик в руке, приподнятой несколько выше глаза, и поместим его перед лампой; мяч окажется между нами и лампой (фиг. 38). Можно ли в таком положении, находясь позади мяча, видеть его освещенный бок, обращенный к лампе? Очевидно нет. Мы увидим только темную его сторону. -- Станем теперь медленно перемещать наш мячик, подвигая его понемногу влево и не изменяя притом положения руки, так, чтобы он потихоньку вращался вокруг нас. Тогда начнет обнаруживаться понемногу освещенная сторона мячика, сначала только край ее, в виде узкого светлого серпа, обращенного выпуклой стороной к лампе и постоянно увеличивающегося по мере продолжения движения (фиг. 39).
Когда мячик сделает четверть оборота около вас, то он займет положение под прямым углом по направлению к лампе, подразумевая в этом случае линию, идущую от лампы к нашему глазу, и другую линию от глаза к мячику, оба эти направления, обе эти линии образуют между собою прямой угол (подобно тому, как два края книги или листа бумаги в тетради), как это обозначается в геометрии. В этом положении мы увидим ровно половину темной его стороны; линия, разделяющая свет от тени, будет казаться разрезывающею мячик по средине. То, что видно с освещенной стороны, представится светлым полукругом, а неосвещенная сторона покажется темным полукругом (фиг. 40).
Не переменяя места и только оборачивая около себя мячик так, чтобы он все время находился перед глазами, закончим мало-по-малу полный полуоборот. По мере того, как мячик станет подвигаться в том же направлении, светлая часть его будет показываться все более и более, а темная сторона -- все менее и менее: освещенная часть будет казаться все увеличивающеюся, а край тени мало-по-малу станет отступать все далее и далее (фиг. 41). Наконец, когда мячик достигнет положения, прямо противоположного лампе (причем нам придется повернуться к ней спиною и держать руку повыше над головою, чтобы тень от нее не падала на мячик), то мы увидим вполне всю освещенную его сторону, в виде совершенно законченного круга; тем ная же его сторона будет обращена в глубину комнаты (фиг. 42).
Если затем продолжать поворачивать наш мячик в ту же сторону, чтобы закончить его полный оборот около нас, то что мы увидим? Те же самые явления, которые уже наблюдались нами, только в обратном порядке. Сначала мы увидим освещенную сторону несколько вкось и не всю сполна. Небольшая часть темной стороны покажется с края противоположного тому, где была тень ранее, чем мячик достиг того положения, когда он противопоставлял нам вполне свой освещенный бок (фиг. 43). Мало-по-малу тень будет казаться надвигающеюся, а светлая часть убывающею, и когда мячик дойдет до прямого угла, обусловливающего положение, прямо противоположное тому, о котором мы упоминали выше, то видна будет только половина освещенного бока в виде светлого полукруга; только теперь этот полукруг, обращенный выпуклостью всегда к лампе, по отношению к нам, находится с противоположной стороны против того, как мы видели его раньше.
Тогда мы видели его на правой стороне, теперь он занимает левую сторону (фиг. 44). Продолжая вращательное движение мячика до тех пор, пока он снова не подойдет к лампе, мы увидим, что светлый полукруг начнет казаться постепенно убывающим; темный же будет все увеличиваться, расти, оттесняя свет к противоположному краю. Вскоре мячик представит нам только маленький светлый серп (фиг. 45), который затем исчезнет совсем, как только мячик . дойдет до той точки между нами и лампой, откуда началось его перемещение.
Итак, повторивши подобный опыт, вы воспроизведете в малом виде явление лунных фаз. На самом деле Луна не стоит неподвижно в небе -- она вращается вокруг Земли, как сама Земля вращается около Солнца. При каждом своем обороте Луна проходит между нами и Солнцем, при каждом обороте она становится в противоположное положение.
На помещенном здесь рисунке (фиг. 46), изображена Земля, а начерченный около нее круг представляет тот путь, которому следует Луна, обращаясь около нашей планеты. Солнце не показано -- оно весьма далеко: изображены только его лучи (в верхней части рисунка), освещающие половину Земли и половину Луны. Для того, чтобы лучше уяснить себе все видоизменения фаз, Луна изображена на круге не один только раз, но в восьми ее последовательных положениях во время полного оборота. Достаточно припомнить опыт с мячиком для того, чтобы понять все без затруднения.
В положении, обозначенном цифрой 1 (фиг. 46), Луна находится, как говорят, в соединении с Солнцем, т. е. по отношению к нам приходится с той же стороны, как и Солнце. Вы сейчас заметите, что находящийся на Земле наблюдатель не может видеть Луны в этом положении иначе, как только с темной ее стороны; это будет та фаза, которая называется новолунием, когда Луна для нас бывает совершенно невидима. Чтобы легче восстановить в памяти различные фазы Луны, они изображены в стороне от каждого положения и в том виде, как они представляются находящемуся на Земле наблюдателю.
В этом положении Луны мы обыкновенно, по многим причинам, не замечаем ничего. Первая причина та, что мы можем наблюдать на небе лишь то, что светится. Всякое темное тело совершенно невидимо для нас, так как сливается с цветом неба. Кроме того, когда Луна бывает на той же стороне, как и Солнце, она появляется на нашем горизонте вместе с ним в одно и то же время и вблизи от него; они восходят и заходят в один и тот же час (вследствие суточного движения Земли). Затем, если бы Луна имела какой, либо свет, то, по причине яркости солнечных лучей, и в этом случае она была бы неуловима для нашего зрения.
Луна подвигается по своей орбите в сторону, обозначенную стрелкою. Сначала показывается с края маленькая частица освещенной стороны в виде узкой полоски света, в форме серпа. В этот момент Луна уже находится не совсем в том направлении, как Солнце (2). Вечером, после заката дневного светила, Луна, несколько запаздывающая каждый день, еще не зашла. Серп месяца виднеется на краю горизонта, он обращен своею выпуклостью к той стороне, где Солнце, т. е. к западу, а рога его смотрят в противоположную сторону, так что он походит на букву э. С каждым вечером он становится шире и вместе с тем позднее заходит. По достижении Луною первой четверти ее оборота (3), в положении ее, составляющем прямой угол по направлению к Земле и от этой последней к Солнцу, нам открывается ровно половина ее освещенной стороны, которая представляется наблюдателю светлым полукругом. Закругленный край ее обращен в сторону Солнца, еще не скрывшегося из глаз иди уже зашедшего. Это будет первая четверть. В день первой четверти, ко времени захождения Солнца, Луна находится в середине своего видимого пути над горизонтом и заходит в свою очередь около полуночи. Заметьте, что во всех фазах Луны видна только блестящая ее сторона; теневая же почти совершенно незаметна для глаз. Чтобы хотя немного разглядеть эту сторону, только слегка освещенную слабым отблеском от Земли, нужно принять известные предосторожности.
По мере своего движения вперед, Луна все более и более открывает нам свою освещенную сторону, полукруг расширяется, постепенно закругляясь (4), а тень отступает к противоположному краю. Наконец, когда она достигает как раз противостояния с Солнцем (5), как видно на рисунке, к Земле будет обращена сполна вся освещенная ее сторона: это и есть полнолуние. Прелестный лучезарный диск представляется нам тогда совершенно закругленным. Во время полнолуния Луна восходит вечером около времени заката Солнца; она блистает в течение всей ночи, медленно описывая свою большую дугу по небу, усеянному звездами, и заходит только утром. Действительно, в этот момент Луна находится в стороне, прямо противоположной Солнцу; мы должны ее видеть во все время, пока не видим Солнца, и наоборот. Днем, т. е. когда мы находимся в стороне, обращенной к свету, Луна закрывается от нас Землею с противоположной стороны; она находится под горизонтом, в той части неба, которую мы не можем видеть. Затем обратно, когда, вследствие вращения Земли, мы будем проходить в тени Земли и уже не можем видеть Солнца, Луна окажется прямо против нас (фиг. 46). Крайне необходимо принять все это во внимание, потому что, как уже было говорено, не достаточно наблюдать только явления, но надобно уяснять себе и причину их.
Теперь, когда Луна начнет проходить вторую половину своей орбиты, мы увидим, что светлая часть постепенно убывает, уступая место тени, которою она покрывается (6). По прошествии нескольких ночей, мы уже увидим только половину освещенной стороны -- это будет последняя четверть (7). Образуемый ею полукруг по-прежнему обращен своею выпуклостью к солнцу, но Луна восходит теперь только после полуночи, перед зарею. Солнце, которое должно показаться чрез несколько часов, уже находится в стороне своего восхода; вот почему светлая часть лунного диска на этот раз будет обращена выпуклостью к востоку. Далее темная часть Луны все более и более захватывает светлую, которая все более и более отступает к краю. Затем (8) по утрам на востоке будет виднеться уже только узенькая блестящая полоска в виде серпа, сходная с серпом после новолуния, но с рогами, повернутыми в противоположную сторону, так что напоминает теперь обыкновенное е или с. Полоска все утончается и сокращается, пока не исчезнет совсем в тот момент, когда Луна возвратится наконец в свое первое положение (1) между нами и Солнцем. После этого начинается новый круг с подобными же фазами, новый лунный месяц. Под этим последним выражением подразумевается полный круг, полный оборот Луны вокруг Земли, продолжающийся почти месяц (более точно 29Va дней). Таким образом в течение месяца возобновляется и заканчивается полный ряд фаз или перемен видов Луны.
Движение Луны не есть только кажущееся, подобно солнечному, но происходит в действительности. Восход и закат Луны запаздывает в каждые сутки немного более, чем на три четверти часа. Еслибы Луна была неподвижна, подобно Солнцу, то раз мы видим сегодня восход ее в известный час, -- завтра, после полного оборота Земли, мы должны были бы видеть Луну в совершенно тот же самый час и в том же положении. Однако по прошествии двадцати четырех часов, когда Земля завершает свое суточное обращение, ей необходимо сделать еще некоторую часть своего оборота для того, чтобы Луна открылась перед нами. Это значит, что Луна подалась вперед, что ее приходится нагонять... Итак, Луна движется, действительно вращается вокруг Земли, даже более, она вращается в ту же сторону, в какую вращается Земля.
Сверх того, один из великих законов неба, явление общее для всех светил, заключается в том, что малые планеты кружатся около больших, а не большие вокруг малых; позднее мы раз'ясним причину этого. Земля гораздо меньше Солнца и обращается вокруг Солнца; Луна, в свою очередь, меньше Земли и обращается около нее.
По величине своей Луна в 50 раз меньше Земли или, другими, словами, надо собрать вместе 50 лун, чтобы образовать такой шар, как Земля (фиг. 48).
Затем, сравнительно с Землею, Луна имеет меньшую плотность и меньший вес: по точному вычислению Луна весит в 81 раз меньше чем Земля.
Как мы уже заметили, диск ночного светила представляется нашим глазам почти такого же видимого размера, как и блестящее светило дня. Это потому, что Луна хотя и много менее Солнца, но в то же время она и значительно ближе к нам. Расстояние от Земли до Луны составляет всего только около 360 000 верст. Конечно, и такое расстояние может вам показаться громадным. Да, это будет верно по отношению к нам и окружающим нас земным предметам, но по отношению к небесным телам, к величине и расстоянию от нас Солнца и других светил -- это немного и мы можем сказать, что Луна есть светило, находящееся в близком от нас соседстве. Вскоре мы приведем несколько сравнений, которые дадут нам более точное представление об этом расстоянии.
Зная расстояние до Луны, можно вычислить длину всего пути, пробегаемого Луною вокруг Земли, т. е. длину ее орбиты; а так как известно и время, которое употребляет Луна на прохождение своей орбиты, то нашли, что Луна несется в пространстве со скоростью около одной версты в секунду, так что в каждую минуту она проходит 57 верст. Кроме того. не следует забывать, что в то время, как Луна обращается вокруг Земли, эта последняя обращается около Солнца. Оба эти движения совершаются одновременно. Каким образом? -- Представьте, что во время -прогулки, когда взрослый человек идет мерным шагом, дитя, следуя за ним, вертится около него, перебегая ему дорогу последовательно то спереди, то сзади. Так вот, подобно этому и Луна должна гнаться за Землею, пробегающей свою орбиту -- и вам известно с какою скоростью -- и сверх того вертеться вокруг нее. Таким образом Луна следует за нашей планетой по небесному пространству, как верный товарищ или, как слуга за своим господином, почему собственно и называют Луну спутником Земли.
Луна, как видна она для простого глаза.
Представьте себе прелестный летний вечер. Уже поздно; прошло несколько часов после заката Солнца. Дневной жар сменился вечерней прохладой, освежаемой легким ветерком. Везде тихо и спокойно, как будто все кругом заснуло. На небе светит полная Луна, показывая нам свой серебряный диск. Кое-где загорается на небосклоне несколько звездочек, из наиболее блестящих, и их блеск как бы подернут дымкой; сияние остальных тонет и исчезает в более ярком блеске Луны. Луна становится царицею такой ночи.
Остановив на минуту свой взгляд на светиле, посылающем нам этот нежный, белый свет, мы заметим тогда, что его диск не везде блещет с одинаковою яркостью. Некоторые, менее освещенные места кажутся нам серыми, имеют вид пятен. Эти неправильно распределенные пятна в общем смутно напоминают что-то в роде лица. Но как только мы посмотрим на Луну в зрительную трубу, всякое подобие лица совершенно исчезает, так как при этом яснее вырисовываются подробности. Светило кажется значительно больше, так как труба приближает его к нам, и тогда весьма отчетливо можно рассмотреть то, что недоступно для простого глаза.
Поверхность Луны представляется весьма неровною. В некоторых местах видны высокие горы; другие, более однообразные пространства образуют обширные равнины. Все это удивительно как хорошо видно: в телескоп можно отчетливо различить на Луне горы и долины, овраги и пропасти... Подумайте только, что в лучшие и самые большие зрительные трубы Луна видна так, как будто бы она отстоит от нас не более как на 200 верст (всего только 200 верст расстояния вместо 360 000!), т. е. вы будете ее видеть так же, как видите с высокой горы местность на окружающем вас со всех сторон горизонте (фиг. 49).
Поверхность Луны изучалась многими из астрономов с особым старанием; каждая гора, каждая долина, каждая равнина была срисована, обследована, измерена. Подобно тому, как составляются географические карты, изображающие различные страны Земли, точно так же составили и карту Луны. В последнее время с нее стали снимать даже фотографии, как снимают портреты с людей. Наконец, можно сказать, что мы знаем теперь Луну так, как будто бы там были.
Расстояние Луны от Земли. Посещение Луны.
Конечно, было бы весьма любопытно путешествие на Луну. Было бы приятно иметь крылья и полететь туда... Или хотя бы подняться туда на воздушном шаре! Но, к сожалению, это невозможно. В нескольких верстах от поверхности Земли уже нет воздуха, необходимого как для дыхания, так и для поднятия шара. Поэтому никто и никогда не может попасть на Луну. Очень это прискорбно!
Но если нашему телу нельзя отделиться от Земли, то мысль свободно может летать, где ей угодно, и беспрепятственно достигать до самых отдаленных пределов пространства. Разве не представляются вам вещи отчетливо, если вы помните их? Когда вам известна форма, цвет, наружный вид какого либо предмета, то разве вам не представляется тотчас же самое изображение этого предмета? Итак, попробуем сделать воображаемое путешествие на Луну... причем воображаемое будет, конечно, только самое путешествие, но не наблюдаемые вещи, так как известно, что они нам представятся в том виде, как они существуют в действительности.
Если для того, чтобы совершить такой переезд, мы возьмем поезд железной дороги, идущий со скоростью 36 верст в час, то нам понадобится для переезда 10 тысяч часов, т. е. слишком четыреста дней -- более года времени. Это очень долго. Еслибы можно было прицепиться к пушечному ядру, пролетающему почти версту в две секунды, то и то нам пришлось бы провести в дороге восемь дней. Все это фантазия конечно, но она достаточно служит к уяснению того громадного -- на наш человеческий взгляд -- расстояния, которое отделяет Луну от Земли. Свет распространяется однако быстрее, чем что либо другое. Луч света, отраженный от Луны, доходит до наших глаз через секунду с небольшим. Наша мысль может перебежать это пространство с такою же скоростью. Итак отправляемся! Вот мы уже и приехали!
Мы находимся теперь на каменистой поверхности, загроможденной громадными глыбами, наваленными подобно камням обрушившейся стены. Около нас возвышаются громадные горы, остроконечные вершины, зубчатые хребты. Перенесемся на одну из наиболее высоких гор. Достигнув вершины, мы увидим, что гора имеет впадину; взгляд наш утопает в бездне... Мы находимся на вулкане или, вернее, на его кратере. Кратер этот (фиг. 50) глубок, необ'ятен, но давно погас; вулкан не извергает уже более лавы.
Гора, на которую мы взобрались, одна из самых высоких лунных гор; она имеет почти около 6 верст высоты. Отсюда мы господствуем над всею далью. У наших ног крутые покатости, глубокие долины, груды скал, расщелины, пропасти. Вокруг нас, насколько лишь можно видеть, находятся горы, вулканы, кратеры, кольцевые валы. Некоторые из них не особенно обширны, подобно огнедышущим горам на земле; другие же громадны, глубоки и окружены, точно оградою, зубчатыми гребнями, образующими так называемые валы и цирки.
Лунные горы весьма высоки. Большей частью они имеют высоту от 4 1/2 до 5 1/2 верст, т. е. выше, чем Монблан, самая высокая из гор Европы. Гора Дорфель (лунным горам, так же как и у нас, даны особые названия) имеет вышины более 7 верст или 25 000 футов; гора Ньютон -- около 24 000 футов высоты. Это почти равняется самым высоким горам на Земле. Но так как Луна значительно меньше Земли, то горы эти сравнительно оказываются значительно выше наших. Кольцеобразные валы имеют иногда огромные размеры: один из них, цирк Клавиуса, имеет около 200 верст ширины; понадобилось бы более двух недель, чтобы обойти его кругом.
Горы на Луне состоят из сероватого камня, похожего на лаву наших земных вулканов. Освещаемый солнечными лучами, камень этот кажется блестящим, подобно белой стене, отражающей иногда свет так ярко, что мы невольно опускаем глаза. Вот почему видимые с земли горные области представляются нам более блестящими: они собственно и составляют наиболее яркие части диска. Напротив, поверхность обширных равнин представляется более темною; она имеет вид засохшей сероватой грязи. Эти, более темные, области равнин и образуют те пятна, которые мы замечаем на диске Луны.
Картины природы на Луне. Отсутствие воздуха и воды.
Какой однако печальный и пустынный вид имеют эти только-что открытые нами страны! Происходит это потому, что в той необыкновенной "земле", по которой мы теперь путешествуем, не имеется совсем ни воздуха, ни воды. Если же нет ни воздуха, ни воды, то конечно не может быть и паров, а следовательно и облаков. Ничто не смягчает и не ослабляет силы солнечных лучей: здесь никогда не обвеет вас свежим ветерком, как в жаркий день на земле, когда так жаждет прохлады все живущее на ней. Солнце здесь светит ослепительно ярко и в то же время жжет точно пламя; но войдите в тень скалы -- вы попадете в темную тень, и вас охватит холод. С солнечной стороны скала освещается весьма сильно, с противоположной же царит тьма (фиг. 51). Нет никаких полутеней, и вдали не заметно ни синевы, ни сероватой дымки испарений, как это бывает на земле, потому что такой вид получают отдаленные предметы лишь от того, что на земле есть воздух. На высоких горах здесь нет ни снегов, ни ледников, никаких потоков в рытвинах или рек в глубине долин. Нет ни морей, ни озер. -- Впрочем, пока это еще не было удостоверено, те огромные равнины, которые образуют серые пятна на диске Луны, назвали морями. Таким образом, получили название океан Бурь, озеро Сновидений, болото Туманов... Названия эти сохранились и до настоящего времени, хотя теперь очень хорошо известно, что в этих морях не содержится ни одной капли воды: это не более как неизмеримые пустыни. Повсюду голая почва, бесплодные скалы. Не видно ни лесов, ни лугов, и надо думать, что на Луне нет никакой растительности, так как никакое растение не может существовать без воды и воздуха; тем более там не может быть ни животных, ни жителей. Однако утверждать этого все-таки нельзя, так как очень может быть, что на этой своеобразной планете находится известное количество воздуха, хотя настолько незначительное, что мы не можем его уловить с расстояния 360 000 верст. Но раз на Луне есть воздух, -- на ней может быть и жизнь. Однако, в таком случае населяющие ее существа должны быть совершенно отличны от нас и могут обходиться без того, что составляет необходимую потребность всего организованного мира на Земле.
Другие последствия отсутствия воды и воздуха на Луне.
Не менее удивительны и другие условия жизни на Луне: там не слышно никакого шума, никакого звука. Почему? Потому что звук есть не что иное, как сотрясательное движение, колебание воздуха.
Там, где нет воздуха, звук не может достигнуть до наших ушей. На уроках физики по этому случаю производят весьма любопытный опыт: подвешивают колокольчик внутри пустого стеклянного сосуда; посредством особого насоса выкачивают воздух из этого сосуда и затем дергают колокольчик; видно, как язычек ударяется о края колокольчика, но ничего, решительно ничего не слышно. На Луне происходит то же самое, что и в этом сосуде. Воображаемые путешественники, если бы захотели поговорить между собою, только напрасно бы двигали губами -- от них не исходило бы ни единого звука. Если бы разрушилась гора, вы не услыхали бы никакого треска, ни малейшего шума... Это --страна вечной тишины.
Поднимем теперь наши глаза к небу. Какой удивительный вид представляет небо на Луне! Мы не заметим здесь того подобия голубого свода, который образует на Земле воздух над нашими головами. Вот, например, яркий день с ослепительным Солнцем и, несмотря на то, небо представляется нам в виде необ'ятного черного пространства, везде усеянного звездами, сверкающими удивительным блеском. Звезды среди белого дня! Затем, что такое представляет в небе этот прелестный блестящий диск, похожий на Луну, но по размерам в четыре раза больше того небесного диска, который освещает наши ночи на Земле? На этом громадном светиле лунного мира также есть пятна: посмотрите! здесь виден большой желтоватый треугольник на зеленоватом фоне: там... но что такое? Не узнаете ли вы тех очертаний, которые мы столько раз изучали на глобусе: вот большой треугольник -- Африка; вот Азия, Европа, вот и Россия ! Вот большие моря! Этот блестящий шар, эта громадная Луна... ведь это наша Земля!
Земля видимая с Луны кажется такою же блестящею, как сама Луна, когда мы смотрим на нее с Земли; кроме того, так как Земля более Луны, то и светит она значительно сильнее. Земля, наблюдаемая с Луны, имеет также свои фазы, так как, будучи тоже освещаема Солнцем, она так же имеет сторону освещенную и теневую. Только фазы Земли всегда противоположны лунным. Так, когда на Земле новолуние, то жители Луны, если они есть, увидят как раз всю освещенную Солнцем сторону Земли: у них будет тогда сиять полная Земля... Когда у нас появится первая четверть Луны, у них будет последняя четверть Земли, полнолунию будет соответствовать новая Земля и так далее. Затем, так как Земля обращается около себя в течение суток, то перед глазами предполагаемых жителей Луны в течение двадцати четырех часов будут последовательно проходить материки и моря: для них наша Земля служит даже особого рода часами.. (См. рисунок перед заглавным листом).
Чтобы закончить наше путешествие на Луну, заметим еще, что предметы находящиеся на Луне, значительно легче по весу, чем на Земле, т. е., что сила, с которою они притягиваются на поверхности Луны, значительно (в шесть раз) менее той, которая побуждает всякие предметы падать на Землю и удерживает на ней тяжелые тела. Так, например, обломок камня, весящий на Земле около 6 пудов, здесь, на Луне, если вы попробуете его поднять, будет казаться вам куском воска; он будет весить один пуд. Мы сами, воображаемые путешественники по этой удивительной стране, будем ощущать изумительную легкость при ходьбе: стоит сделать хороший прыжок чтобы перескочить через глыбу с дом высоты. Происходит все это потому, что Луна много меньше Земли; затем составные ее вещества значительно легче тех, из которых состоит Земля; оттого Луна гораздо слабее притягивает к себе и находящиеся на ней предметы.
Вращательное движение Луны.
При внимательном наблюдении лунных пятен движение можно заметить, что они всегда занимают одно и то же положение; при различных фазах луны, они покрываются тенью или освобождаются от нее, но остаются неподвижными. Луна показывает нам всегда одну и ту же сторону. Так как Луна обращается вокруг Земли в продолжение 27 дней, то в такое же самое время она должна сделать один оборот вокруг самой себя, для того, чтобы быть повернутой к нам постоянно одною и тою же стороною.
Это может показаться странным и на первый взгляд вызвать такое замечание: "если Луна показывает нам постоянно одну и ту же сторону, то, значит, она не обращается вокруг самой себя; иначе мы видели бы последовательно все ее стороны". -- Да, по-видимому это так. Но поразмыслив немного, мы придем к другому выводу.
Что такое значит вращаться вокруг самого себя! Предположим, что вы стоите посреди поля. Не сходя с места, вы поворачиваетесь кругом, все в одну и ту же сторону, так что последовательно смотрите на все точки горизонта -- вы вращаетесь вокруг самого себя. Теперь сделаем другой опыт. Представим себе врытый в землю столб и вообразим, что вы кружитесь около этого столба, обращая к нему постоянно свое лицо. В то самое время, как вы обощди вокруг столба, вы так же обернулись и около самого себя, так как для того, чтобы видеть постоянно столб, вам необходимо было последовательно смотреть на все точки горизонта, т. е. так же, как при первом наблюдении. Совершенно то же самое происходит с Луною: для того, чтобы, обращаясь вокруг Земли, противопоставлять ей одну и ту же свою сторону, она необходимо должна последовательно поворачивать эту сторону ко всем точкам пространства; следовательно, она обращается около самой себя как раз в то же самое время, какое ей необходимо для обхода вокруг Земли (фиг. 52).
Отсюда вытекают два следствия.
Во-первых, мы никогда не видали и никогда не увидим другой стороны Луны. Она остается для нас навсегда неизвестной.
Во-вторых, так как Луна совершает свой оборот около самой себя перед Солнцем в течение месяца, то в это именно время она и противопоставляет последовательно Солнцу все точки поверхности. Отсюда следует, что в течение одного месяца всякое место на Луне будет находиться две недели в свету и две недели в тени. Другими словами, на Луне, как и на Земле, бывают свои дни и свои ночи, с тою только разницею, что дни продолжаются там почти две недели и такую же продолжительность имеют ночи (более точно 14 дней и 18 часов). Каковы дни и каковы ночи! Солнцу нужно почти целый час для своего восхода; день наступает вдруг, нисколько не предшествуемый зарею., Тотчас, как только начинает показываться Солнце, внезапно наступает яркий день; вершины гор блистают уже освещенные, но долины находятся еще во мраке. Мало-по-малу солнечные лучи проникают в их глубину и на дно кратеров. День настолько продолжителен, что теплота накопляется, возрастая все более и более, и наконец становится выше той, какая необходима для кипения воды. Затем, когда наступает ночь, то это происходит быстро, без сумерек; ночь темная, леденящая; холод такой продолжительной ночи настолько же ужасен, насколько невыносим зной дня. Никто из нас не в состоянии перенести подобных условий жизни, а тем более, когда невозможно ни дышать, ни есть. Из всего этого вы видите, что на Земле гораздо лучше жить, чем на Луне!
Тени, отбрасываемые непрозрачными предметами.
Днем, при ярком солнечном свете, вы видите тени, бросаемые от себя деревьями, скалами, домами, вы видите свою собственную тень, лежащую около ваших ног или обрисовывающуюся на стене. Вечером, при свете лампы, вы также можете заметить большие причудливые тени, движущиеся вдоль стен. Вообще всякий непрозрачный предмет, будучи освещен с одной стороны, отбрасывает тень в противоположную от света сторону.
Обратимся опять к нашей лампе с матовым шаром, которая уже служила нам изображением Солнца, и пусть небольшой мячик, яблоко или апельсин будут представлять нам Землю. Установим эту последнюю, подвесивши на нитке, в некотором расстоянии от лампы. Половина мяча, обращенная к источнику света, будет освещена, а другая останется в тени; вам это уже известно. Но сверх того, позади мячика, с противоположной от лампы стороны, будет находиться некоторое пространство, куда свет от лампы не может проникнуть, так как мяч его задерживает. Такое темное пространство в воздухе позади мяча и будет собственно то, что называется его тенью.
Если поместить в это пространство какой-нибудь небольшой предмет, напр. маленький шарик, то на него не упадет ни одного луча от лампы: он останется в тени. Во всяком другом месте вверху, внизу, справа или слева -- шарик будет освещаться. Можно найти такое положение, при котором часть шарика находится в тени, а другая в то же время освещается лампою.
Пространство позади шара, в которое совершенно не попадают лучи от матового шара лампы, имеет в воздухе форму длинного прямого рога, т. е. оно суживается по мере удаления от шара и оканчивается точкою. Его называют конусом тени.
Возьмем лист белой бумаги и поместим его позади шара в близком от него расстоянии. На той части бумаги, которая будет перерезывать тень, образуется как бы круглое пятно (фиг. 53), небольшой темный круг среди освещенной поверхности. Круг этот по величине почти одинаков с мячиком. Удаляя постепенно листок бумаги, мы видим, что темное пятно мало-по-малу сокращается, откуда ясно, что самая тень убывает, постепенно переходя в остроконечие. В то же время, если вы вглядитесь хорошенько, то заметите, что темное пятно окружено сероватым кольцом, только полуосвещенным, а не вполне темным, которое все более и более увеличивается по мере удаления бумаги, тогда как темное пятно сокращается. Такое полуосвещенное пространство вокруг более темной тени называется полутенью; это -- то пространство, где мяч задерживает не все лучи света, а только часть их, и потому оно не совсем закрывает наш светящий шар лампы, а только отчасти (фиг. 53).