Закон всемирного тяготения icon

Закон всемирного тяготения





НазваниеЗакон всемирного тяготения
страница1/3
Дата конвертации12.02.2013
Размер0.67 Mb.
ТипЗакон
  1   2   3

ЗАКОН ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ


В начале XVII в. немецкий ученый Иоганн Кеплер дал общую картину движения планет и установил форму их орбит. Но для него оста­валось загадкой, какая сила определяет такое движение планет.

Кеплер сравнивал Солнце с гигантским маг­нитом и склонялся к мысли, что планеты дви­жутся по своим орбитам под влиянием магнит­ного действия Солнца. По этому поводу различ­ные предположения высказывали и другие ученые. Выяснение силы, управляющей движе­нием планет, принадлежит Ньютону. Он это сделал, использовав закон инерции и законы Кеплера (см. стр. 33).

По закону инерции всякое тело сохраняет состояние покоя или равномерного прямолиней­ного движения, пока какая-то сила не выведет его из этого состояния. После продолжительных исследований Ньютон пришел к выводу, что дви­жением планет управляет сила тяготения, дей­ствующая обратно пропорционально квадрату расстояния. Это значит, что если бы, например, расстояние между Землей и Луной увеличилось в два раза, то сила тяготения между ними умень­шилась бы в два в квадрате раза (22 = 2х2), т. е. в четыре раза; с увеличением расстояния в три раза сила тяготения уменьшилась бы в три в квадрате раза (32 = 3х3), т. е. в девять раз, и т. д.

Это положение Ньютон обосновал не только путем теоретических расчетов, но и посредством сравнений с результатами опытов. Известно, что свободно падающее тело (например, тело, падающее в длинной стеклянной трубке, из ко­торой выкачан воздух) у самой земной поверх­ности за первую секунду проходит 4,9 м. Луна, как было уже известно Ньютону, находится от центра земного шара на расстоянии 60 зем­ных радиусов, т. е. в 60 раз дальше, чем тело, находящееся на земной поверхности. Поэтому, свободно падая по направлению к Земле, Луна должна проходить в первую секунду не 4,9 м, а в шестьдесят в квадрате раз (602 = 3600) мень­шее расстояние, т. е. 1,36 мм. Следовательно, Луна, по теории Ньютона, должна была бы падать по направлению к Земле, проходя в первую секунду путь, равный приблизительно 1,36 мм.

Таким образом, Ньютон нашел, что сила земного притяжения действительно смещает Луну с ее прямолинейного пути (пути движения по инерции) за каждую секунду на 1,36 мм. Он нашел, что эти два движения (одно — под дей­ствием силы тяготения к Земле, другое — по инерции) складываются и в результате дают кри­волинейное движение Луны вокруг Земли. Лу­на, пишет Ньютон, тяготеет к Земле и силой тя­готения постоянно отклоняется от прямоли­нейного движения, удерживаясь на своей орби­те. Оказалось, что закон тяготения определяет

38




Если бы Земля не притягивала Луну, то последняя улетела бы в мировое пространство в направлении точки А. Но вслед­ствие притяжения Земли Луна отклоняется от прямолинейного пути и движется по некоторой дуге в направлении точки Б.

не только движение Луны, но и движение всех небесных тел в солнечной системе.

Это исследование протекало у Ньютона не совсем гладко. Так как планеты представляют собой гигантские шарообразные тела, то очень трудно было определить, как они притягиваются между собой. В конце концов Ньютону удалось доказать, что шарообразные тела взаимно при­тягиваются так, как если бы вся их масса была сосредоточена в их центрах.

Но для того чтобы найти соотношение рас­стояний от центра земного шара до тел, находя­щихся на земной поверхности, и до Луны, тре­бовалось точно знать длину радиуса Земли. Размеры же Земли тогда еще не были точно определены, и для своих вычислений Ньютон воспользовался неточной, как потом выясни­лось, величиной радиуса земного шара, данной голландским ученым Снеллиусом. Получив не­верный результат, Ньютон с горечью отложил эту работу.

Спустя много лет ученый опять возвра­тился к своим вычислениям. Поводом к этому послужило сообщение в Лондонском Королев­ском обществе1 известного французского аст­ронома Пикара о более точном определении им величины земного радиуса. Использовав данные

Пикара, Ньютон проделал всю работу заново и доказал правильность своего предположения.

Но и после этого Ньютон долго не опубли­ковывал своего выдающегося открытия. Он старался всесторонне его проверить, применяя выведенный им закон к движению планет вокруг Солнца и к движению спутников Юпитера и Сатурна. И всюду данные этих наблюдений сов­падали с теорией.

Ньютон применил этот закон к движению комет и доказал, что теоретически возможны параболические движения. Он высказал пред­положение, что кометы движутся или по очень вытянутым эллипсам, или по разомкнутым кри­вым — параболам.

Основываясь на законе тяготения, Ньютон сравнил массы Солнца, Земли и планет и до­полнил этот закон новым положением: сила тяготения двух тел зависит не только от рас­стояния между ними, но и от их масс. Он до­казал, что сила тяготения двух тел прямо пропорциональна их массам, т. е. она тем больше, чем больше массы взаимно притяги­вающихся тел.

Земные тела также взаимно притягивают друг друга. Это обнаруживается при очень точ­ных опытах.

Притягиваются между собой и люди. Из­вестно, что два человека, отстоящие друг от друга на один метр, взаимно притягиваются с силой, равной приблизительно одной сороко­вой доле миллиграмма. Человек, находящийся



Кометы движутся по орбитам, имеющим форму эллипсов, парабол и гипербол.

на поверхности Земли, притягивает ее с силой, равной его весу.

Открытие Ньютона привело к созданию но­вой картины мира, а именно: в солнечной систе­ме с громадными скоростями движутся планеты, они находятся друг от друга на колоссальных

1 Лондонское Королевское общество — Английская Академия наук.

39


расстояниях, но вместе с тем, благодаря силе взаимного притяжения, связаны в одну систему. Открытый Ньютоном закон получил название закона всемирного тяготения. Это великий и



Схема движения планеты под дей­ствием притяже­ния Солнца.

вечный закон природы. В окончательном виде его можно сформулировать так: всякое тело притягивает другое тело с силой, прямо про­порциональной массам этих тел и обратно про­порциональной квадрату расстояния между ними. Математически закон тяготения выражается такой формулой:

F=f(m1m2)/r2,

где f— постоянная тяготения, m1 и m2 — массы двух тел, r — расстояние между ними.

Солнце удерживает планеты на их орбитах своим притяжением. Если бы этого не было, то планета Я (см. рис.), двигающаяся, например, в направлении ПК, двигалась бы прямолиней­но и равномерно (по закону инерции). В первую секунду она переместилась бы из точки П в точку К и наконец покинула бы нашу солнеч­ную систему. Наоборот, если бы планета не имела собственной скорости и испытывала только притяжение к Солнцу, то она в первую се­кунду переместилась бы из точки П в точку Л. Но так как планета одновременно и притяги­вается к Солнцу, и движется, то она будет перемещаться по направлению ПА. Следователь­но, планета в конце первой секунды не бу­дет ни в точке Я, ни в точке Л, а переместится по диагонали в точку А.

Рассуждая подобным образом, мы придем к выводу, что планета во вторую секунду пе­реместится в точку Б, в третью — в точку В и т. а.

Вот, оказывается, какая сила удерживает планеты, в том числе Землю, на своих орбитах и заставляет их двигаться вокруг Солнца.

Многим, вероятно, приходилось держать в руке один конец шнурка, к другому концу кото­рого привязан камешек, и заставлять камешек вращаться. При вращении шнурок все время находится в состоянии натяжения, но если он вдруг вырвется из рук, то сейчас же вместе с камешком улетит прочь. Нечто подобное про­изошло бы и с планетами, в том числе и с Зем­лей, если бы Солнце вдруг перестало их притя­гивать. Но этого не может случиться, так как притяжение — неотъемлемое свойство всех тел. Поэтому притяжение Солнца не может быть приостановлено. Оно действует непрерывно, постоянно, и, следовательно, планетам не могут угрожать подобные катастрофы. Солнце своей силой притяжения все время удерживает пла­неты в среднем на одном и том же расстоянии,



Если вращать шнур с грузом на конце, то шнур натянется и бу­дет держать груз. Но стоит отпустить шнур, как груз улетит прочь. То же самое произошло бы и с Землей, если бы сила тяготения Солнца перестала действовать.

подобно тому как натяжение шнурка удерживает камешек.

Открытием закона всемирного тяготения бы­ло заложено начало небесной механики, изу­чающей движение планет.

Свои основные выводы Ньютон изложил в большом труде, который был опубликован в 1687 г.. под названием «Математические начала натуральной философии». Этот выдающийся

40


труд Ньютона был издан у нас в 1915 г. в пере­воде акад. А. Н. Крылова. Развитие астрономии показало, что закон всемирного тяготения Ньютона регулирует движение не только пла­нет, комет и других тел солнечной системы, но и звезд, рассеянных в далеких глубинах Млечного Пути.

Когда в конце XVIII в. обнаружились не­правильности в движении незадолго перед тем открытой планеты Уран, было высказано пред­положение, что они вызываются притяжением неизвестной, еще более далекой от Солнца пла­неты. Встала задача: найти эту планету при по­мощи математических расчетов, исходя из зако­на всемирного тяготения.

За решение этой задачи взялись французский астроном Урбен Леверье (1811 —1877) и англий­ский ученый, тогда только что окончивший университет, Джон Адаме (1819—1892). В ре­зультате сложных вычислений оба они указали, где на небе в данное время искать неизвестную планету.

Адаме передал сделанные им вычисления своему профессору, но тот не придал им должно­го значения и оставил их без внимания. Леверье же сразу сообщил свои вычисления немецко­му астроному Галле. В сентябре 1846 г. Галле получил письмо от Леверье и в тот же вечер при помощи телескопа открыл новую планету Нептун, почти в том месте, на которое указы­вали вычисления Леверье.

Открытие Нептуна служит ярким примером обоснованности научных предвидений. И здесь уместно вспомнить слова В. И. Ленина: «Чудес­ное пророчество есть сказка. Но научное проро­чество есть факт».

Почему Луна не отрывается от Земли и не падает на Солнце

Луна в 400 раз ближе к Земле, чем к Солнцу. Если бы масса Солнца равнялась массе Земли, то Земля притягивала бы Луну в 4002, или в 160 тыс. раз сильнее Солнца. Но масса Солнца в 333 тыс. раз больше массы Земли. Следовательно, Солнце притягивает Луну в два с лишним раза сильнее, чем притягивает ее Земля.

Почему же в таком случае Луна не падает на Солнце, не отрывается от Земли, а обращается во­круг нее? Да потому, что Солнце притягивает не только Луну, но и Землю, и Луна, таким обра­зом, движется вокруг Солнца вместе с Землей, под­чиняясь одновременно и земному и солнечному при­тяжению.

ПРИЛИВЫ И ОТЛИВЫ

Жители многих населенных пунктов на побережьях морей и океанов ежедневно наблю­дают очень интересное явление природы — периодические повышения и понижения воды у берегов.

Такие периодические колебания воды в оке­анах и морях называются приливами и отливами.

Заметнее всего приливы и отливы у берегов океанов или открытых морей. Здесь обычно на­блюдается такая картина. В течение суток, точ­нее 24 часов 50 минут, уровень воды у берегов дважды повышается и дважды понижается.

Повышение от наименьшего уровня воды до наибольшего происходит постепенно и сначала медленно, а затем все быстрее и быстрее. Оно длится в среднем около 6 часов 12,5 минуты. После этого начинается понижение уровня воды. Понижение продолжается в среднем также 6 часов 12,5 минуты.

Один из двух приливов в течение суток в данной местности наступает вскоре после того, как Луна достигнет самого высокого положения на небе (верхней кульминации). Основываясь на этом и на совпадении удвоенного периода приливов (24 часа 50 минут) с периодом видимо­го обращения Луны вокруг Земли, еще в древ­ние времена люди связывали приливы и отливы с Луной.

И действительно, основная причина прили­вов, как впервые указал Исаак Ньютон,— это притяжение Земли Луной, точнее говоря, разность между притяжением Луной всей Земли в целом, с одной стороны, и водной оболочки ее — с другой.

В общих чертах теория Ньютона объясняет приливы и отливы так.

Притяжение Земли Луной складывается из притяжения Луной отдельных частиц Земли. Частицы, которые находятся в данный момент ближе к Луне, притягиваются ею сильнее, а более далекие — слабее. Если бы Земля была абсолютно твердой, то это различие в силе при­тяжения ее частиц не играло бы никакой роли. Но Земля не абсолютно твердое небесное тело. Кроме того, она покрыта океанами и морями, которые занимают 71% ее поверхности. По­этому разное притяжение частиц, находящихся вблизи поверхности Земли и вблизи ее центра (эту разность называют приливообразующей силой), смещает эти частицы друг относитель­но друга, и Земля, прежде всего ее водная обо­лочка, изменяет свою форму, деформируется.

41




Рис. 1. Схема прилива.

Рассмотрим рисунок 1. Частицы воды, наибо­лее близкие к Луне в данный момент (на рисунке вблизи точки А), притягиваются Луной сильнее, а частицы, наиболее далекие от нее (вблизи точки В),— слабее, чем частицы, находящиеся в центре Земли. Поэтому частицы воды вблизи точки А смещаются по направлению к Луне больше, а частицы вблизи точки В — меньше, чем частицы в центре Земли, и водная оболоч­ка Земли деформируется — она вытягивается в направлении Луны.

Деформируется и вытягивается к Луне во­обще все твердое тело Земли, но гораздо меньше, так как оно состоит из вещества, гораздо более вязкого, чем вода.

Таким образом, на стороне Земли, обращен­ной к Луне, и на противоположной ее стороне (вблизи точек А и В) вода поднимается, обра­зуются так называемые приливные выступы и накопляется излишек воды. Вблизи же точек Б и Г уровень воды снижается, оттуда вода стекает, и здесь наступает отлив.

Приливные выступы вблизи А и В стремят­ся сохранить по отношению к Луне одно и то же положение. И если бы Земля не вращалась, а Луна была неподвижной по отношению к Зем­ле, то Земля вместе со своей водной оболочкой всегда сохраняла бы одну и ту же форму, вы­тянутую по направлению к Луне, и никаких приливов и отливов не было бы. Однако Земля вращается, а Луна для земного наблюдателя движется по небу с запада на восток и за сутки делает как бы полный оборот вокруг Земли. По­этому приливные выступы как бы следуют за Луной и перемещаются по поверхности океанов и морей. Образуется так называемая приливная волна (точнее, две волны в противоположных точках земного шара). Она движется в океанах и морях с запада на восток навстречу направ­лению вращения Земли со скоростью около 1800 км/час. Над каждым пунктом в океане приливная волна, поднимающая уровень воды, проходит дважды в сутки.

В открытом океане уровень воды при про­хождении приливной волны поднимается не­значительно, в среднем на несколько десятков

сантиметров, и естественно, что это остается незаметным, например, для плывущих на ко­рабле людей. Но у берегов даже такой подъем уровня воды уже заметен. Кроме того, у бере­гов, особенно в узких заливах или бухтах, уровень воды поднимается гораздо выше, чем в открытом океане, так как берег материка препятствует движению приливной волны и во­да здесь накапливается в течение всего времени между отливом и приливом. Поэтому около берегов приливы (точнее говоря, разность меж­ду уровнями воды при приливе и отливе) дости­гают в среднем 4—5 м. Самый большой при­лив — около 18 м — наблюдается в одной из бухт побережья Канады.

В СССР наибольшие приливы — около 13 м — наблюдаются в Гижигинской и Пенжинской губах на Охотском море.

Во внутренних морях, например в Балтий­ском и Черном, приливы и отливы очень малы и почти незаметны. Это происходит потому, что через узкие проливы, соединяющие такие моря с океанами, за время от отлива до прилива не успевают проникнуть в моря сколько-нибудь значительные массы воды, перемещающиеся вместе с океанской приливной волной. Правда, в каждом закрытом море или даже озере воз­никают самостоятельные приливные волны и перемещения масс воды внутри этих морей и озер. Но чем меньше море или озеро, тем меньше воды перемещается в нем от одного берега к другому и тем меньше приливы и отливы. На­пример, в Средиземном море приливы дости­гают 1—2 м, а в Черном море — 10 см.

Такова в общих чертах картина приливов и отливов и причина их возникновения.

При более детальном изучении приливов и отливов наблюдаются такие очень интересные и очень сложные явления.

Момент полной воды в данной местности не совпадает с кульминацией Луны, а всегда запаздывает. Это происходит потому, что тре­ние воды о дно океанов и внутреннее трение воды несколько задерживают движение прилив­ной волны и она не поспевает, так сказать, за Луной. Приливная волна достигает данного пункта в океане лишь через некоторый проме­жуток времени после кульминации Луны, так что прямая линия, проведенная через прилив­ные выступы на противоположных сторонах земного шара, проходит восточнее направления из центра Земли на Луну (рис. 2).

Величина запаздывания приливов в данной местности по сравнению с моментом кульмина­ции Луны называется «прикладным часом».

42




Рис. 2. Для наблюдателя в М' Луна кульминирует. Гребни приливной волны находятся в это время на линии NM.

В разных местностях «прикладной час» раз­ный, так как он зависит от особенностей рельефа дна и берегов. Например, в Остенде (Бельгия) «прикладной час» равен в среднем 25 минутам, в Гибралтаре — 1 часу 47 минутам, в Бресте (Франция) — 3 часам 46 минутам, в некоторых заливах Белого моря — 5 часам и т. д.

В одной и той же местности высота при­ливов изо дня в день меняется. Это связано преж­де всего с тем, что расстояние от Луны до Зем­ли и высота Луны над горизонтом в данной местности в момент кульминации все время изменяются. Изменяется в связи с этим и вели­чина действующей приливообразующей силы. Существует такая формула для приливообразую­щей силы, действующей на единицу массы на по­верхности Земли в момент кульминации Луны:



где f — постоянная тяготения, М — масса Лу­ны, R — радиус Земли, r— расстояние от Луны до Земли, h высота Луны над горизонтом в момент кульминации.

В течение месяца расстояние от Луны до Зем­ли изменяется приблизительно от r=365 тыс. км до r =405 тыс.км, а приливообразующая сила изменяется примерно в 1,4 раза. Высота Луны над горизонтом в момент кульми­нации изменяется в течение месяца в среднем на 47°, причем эта амплитуда изменений ко­леблется с периодом около 19 лет от 37 до 57°; это приводит как к месячным колебаниям высо­ты приливов и отливов, так и к колебаниям с периодом около 19 лет.

Заметное приливное действие оказывает на Землю и Солнце, и по той же причине, что и Луна. Хотя Солнце находится от Земли значи­тельно дальше, чем Луна (в среднем в 389 раз), но его масса намного больше массы Луны (в 27 млн. раз), поэтому и влияние его также велико.

В моменты сизигий (т. е. когда Земля, Луна и Солнце располагаются на прямой линии) сол­нечная и лунная приливные волны складывают­ся друг с другом, а в моменты квадратур (когда направления с Земли на Луну и Солнце отли­чаются друг от друга на 90°) солнечная прилив­ная волна несколько повышает уровень отлива и несколько понижает уровень прилива. По­этому высота приливов во время сизигий бывает примерно в 2,7 раза больше, чем во время квадратур.

Кроме указанных основных причин колеба­ния высоты приливов и отливов, существуют и более мелкие. Они связаны главным образом с особенностями движения Луны вокруг Земли и Земли вокруг Солнца.

Теоретически приливное действие оказыва­ют также и планеты, но оно слишком мало, чтобы его можно было обнаружить.

Под действием приливообразующих сил де­формируется не только водная оболочка, но и все твердое тело Земли. Таким образом, при­ливные волны возникают и на твердой поверх­ности Земли. Их бы не было совсем, если бы Земля была абсолютно твердой. И наоборот, они были бы наибольшими, если бы Земля была жидкой. Наблюдения приливных волн на твердой поверхности Земли позволяют су­дить об упругости вещества Земли. Эти наблю­дения показывают, что Земля по своей упругости обладает свойствами стального шара.

Приливообразующие силы вызывают также деформации воздушной оболочки Земли. Они выражаются прежде всего в периодических ко­лебаниях атмосферного давления. Обнаружива­ются также периодические изменения свойств различных слоев атмосферы.

Приливы и отливы перемещают большие массы воды, и люди давно стали задумываться над тем, как бы заставить эти массы воды вра­щать колеса турбин, вырабатывающих электро­энергию. В последние годы вопрос этот уже практически решен, и в ближайшем будущем человек широко будет использовать энергию приливов и отливов.

Принцип работы приливной гидроэлектро­станции простой. В заливе, где наблюдаются более или менее значительные приливы и отли­вы, строится плотина, отделяющая часть зали­ва от океана. Во время прилива или отлива образуется разность уровней воды между океа­ном и отделенной частью залива. Вода по спе­циальному каналу устремляется сквозь плотину сверху вниз и приводит в движение установлен­ные там турбины.

43


На приливной электростанции удобны так называемые реверсивные турбины. Они враща­ются то в одну (во время прилива), то в другую (во время отлива) сторону.

Приливные гидроэлектростанции проекти­руются во Франции, США, Англии и во многих других странах. В СССР начато строительство опытной приливной гидроэлектростанции в Кис­лой губе на побережье Кольского полуострова.

КАК ИЗМЕРЯЮТ РАССТОЯНИЕ ДО НЕБЕСНЫХ СВЕТИЛ

Расстояние до небесных светил астрономы определяют подобно тому, как артиллеристы определяют расстояние до цели. Конечно, рас­стояние до цели, как и любые расстояния на Земле, ничтожно по сравнению с удаленностью небесных светил, и астрономы пользуются иными приборами, чем артиллеристы, но суть дела одна и та же.

Предмет, расстояние до которого надо определить, рассматривают одновременно с двух мест, откуда он виден по разным направ­лениям. Если два человека, стоящие на рас­стоянии 10 м друг от друга, будут целиться из ружей в один и тот же предмет, удаленный от них на 100 м, то их ружья не будут парал­лельны друг другу, как параллельны друг другу рельсы железных дорог. Ружья обоих стрелков образуют между собой угол, кото­рый будет тем меньше, чем дальше от стрелков находится цель.

Зная расстояние между наблюдателями и угол между направлениями, под которым они

видят цель, легко можно высчитать расстояние до нее. Это делается при помощи тригонометрии. Ученые тоже «целятся» на звезды, но не из ружей, а при помощи телескопов. Угол между направлениями двух телескопов на звезду определяют по специальным приборам с точно­стью до 1/100 доли секунды дуги. При отсчетах



Можно вычислить расстояние до мишени, если известны рас­стояние между стрелками и угол, под которым они видят ми­шень. Подобным же способом астрономы определяют расстоя­ния до близких небесных светил.

таких мельчайших частей дуги астрономы поль­зуются микроскопами.

Небесные светила находятся очень далеко от Земли. Чтобы заметить различие в направле­ниях, по которым видно светило, ученые долж­ны находиться на расстоянии многих тысяч километров друг от друга, иначе угол между направлениями будет так мал, что его невоз­можно измерить. Например, делают так: один астроном наблюдает светило на севере Евро-

Расстояния, потрясающие воображение

Перед нами сравнительно тонкая стальная проволока площадью сече­ния 1 мм2. Километр такой проволоки весит 8 кГ. Чтобы протянуть такую проволоку от Москвы до Ленинграда, ее потребуется 5,2 Т.

Такая же проволока, протянутая от Земли до Луны, будет весить (ко­нечно, на земных весах) 3000 Т, от Земли до Солнца — 1200 тыс. Т, а до ближайшей звезды — 336 млрд. Т.



В самое последнее время радио­астрономические наблюдения позво­лили уловить очень далекий источник радиоизлучения. Расстояние до него определяют в 13 млрд. световых лет, т. е. он находится в 3 млрд. раз даль­ше ближайшей звезды. Если до этого источника света протянуть нашу про­волоку, то она будет весить приблизи­тельно один секстильон тонн (секстиль­он — это единица с 21 нулем, т. е. это миллиард триллионов).

44


пы, а другой в то же время наблюдает его в Южной Африке.

Производя наблюдения с двух отдален­ных точек земного шара, астрономы определи­ли расстояние до наиболее близких к нам небес­ных светил: Луны, Солнца и планет.



Расстояние до наиболее близких к нам небесных светил (Солн­ца, Луны, планет) определяется наблюдением их с двух от­даленных друг от друга точек земного шара.

Но даже при самых тщательных попытках таким способом нельзя определить расстояние до звезд, так как диаметр земного шара слиш­ком мал по сравнению с расстояниями до бли­жайших звезд, и, наблюдая с противоположных концов его, нельзя заметить различие в направ­лениях на звезды. Следовательно, надо было на­блюдать звезду с концов такой прямой линии, ко­торая по длине превышает диаметр земного шара в 28600 тыс. раз.

Где же астрономы могли взять такую прямую линию, которая на земном шаре никак не умес­тится? Оказывается, такая линия в природе есть — это диаметр земной орбиты. Чтобы проехать вдоль диаметра земной орбиты, который рав­няется 300 млн. км, на курьерском поезде, идущем со скоростью 100 км/час, пришлось бы затратить более 340 лет!

Но этого не нужно делать. За полгода сам земной шар переносит нас на другую сторону от Солнца, на противоположную точку диа­метра земной орбиты. Лишь наблюдая таким путем, можно заметить ничтожно малое раз­личие в направлениях, по которым видны бли­жайшие звезды. Правда, наблюдения при этом приходится производить не одновременно, а в моменты, отделенные друг от друга проме­жутком в полгода. За это время изучаемая звезда переместится в пространстве на огром­ное расстояние вследствие своего движения. Но это расстояние ничтожно мало в сравнении

с расстоянием от нас до звезды, и его можно не принимать во внимание. Точно так же для артил­лериста, вычисляющего многокилометровое расстояние до позиции неприятеля, не имеет значения передвижение кого-нибудь во вра­жеском стане на шаг вперед или назад. Его вычисления будут достаточно точны без учета длины этого шага.

Однако даже и наблюдения с противополож­ных сторон диаметра земной орбиты долгое вре­мя не давали необходимых результатов. Слиш­ком малы углы между направлениями, и для их измерения требовалась огромная точность. И в XVIII и в начале XIX в. астрономы еще не могли достигнуть такой точности. Астрономам было ясно, что расстояния до звезд огромны, а точно определить их никому не удавалось.

Только в 30-х годах XIX в. русский ученый В. Я. Струве определил расстояние до звезды Вега (самая яркая звезда из созвездия Лиры) и тем самым положил начало точному определению звездных расстояний. Вскоре были определены расстояния до целого ряда звезд.

Оказалось, что даже ближайшие к Земле звезды в тысячи раз дальше самой далекой планеты — Плутона. Такие расстояния выра­жать в километрах трудно. Поэтому их вы­ражают в единицах времени, которое нуж­но свету, чтобы пройти это расстояние. Свет движется очень быстро и за 1 секунду распро­страняется на 300 тыс. км. Когда сверкает мол­ния, то свет ее доходит до нас за ничтожно малую долю секунды. От Луны до Земли свет идет 11/4 секунды, от Солнца — 8 минут, от самой далекой планеты — Плутона — около 5 часов, а от ближайшей звезды — более 4 лет! Курьерский поезд, идя без остановки со скоро­стью 100 км/час, добрался бы до ближайшей звезды, называемой альфой Центавра, только через 46 млн. лет; за 3—4 млн. лет до нее доле­тел бы современный самолет. А ведь альфа Цен­тавра — самая близкая к нам звезда! Расстоя­ние от Земли до нее ничтожно мало по сравне­нию с расстоянием до дальних звезд Млечно­го Пути.

Описанный способ определения расстоя­ний до звезд применим только для сравни­тельно близких к солнечной системе звезд. Для звезд, более далеких, он не годится — слиш­ком мал диаметр земной орбиты по сравнению с расстояниями в тысячи и более световых лет. Астрономы имеют теперь в своем распоряжении другие методы определения расстояний до очень далеких звезд и туманностей.

Некоторых людей пугает громадность звезд-

45


ных расстояний, но надо помнить о том, как велико могущество человеческого разума, если он смог измерить такие расстояния. Для чело­веческого разума нет пределов. Он может не­ограниченно познавать мир, законы природы и использовать эти знания себе на пользу.

Измерения расстояний до звезд оконча­тельно доказали, что все звезды находятся от нас на разных расстояниях и вовсе не расположены на поверхности круглого купола, каким нам кажется звездное ночное небо. Оно нам кажется куполом, опрокинутым над Землей, или шаром, окружающим со всех сторон нашу планету, только потому, что невооруженный глаз не воспринимает различия в расстояниях до звезд.

Если бы какая-нибудь планета, даже на­много большая, чем Юпитер, находилась от Земли на расстоянии ближайшей звезды, то для нас она была бы совершенно невидима. На таком огромном расстоянии Солнце осве­щало бы ее слишком слабо, да и на обратном пути к нам отраженный ею свет ослабевал бы слишком сильно. Звезды же светят своим собственным, чрезвычайно ярким светом, т. е. являются самосветящимися солнцами. Таким образом мы можем разделить Вселенную на солнечную систему (ближайшие к нам окрест­ности) и бесконечный мир, лежащий за ее пределами. Этот мир состоит из бесчисленного количества звезд, подобных нашему Солнцу.



Расстояние до более далеких небесных светил (звезд) опреде­ляется наблюдениями с противоположных точек земной орбиты.
  1   2   3

Добавить документ в свой блог или на сайт
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:

Похожие:

Закон всемирного тяготения iconСамостоятельная работа по теме «Закон всемирного тяготения» Какой тип взаимодействия описывает закон всемирного тяготения?

Закон всемирного тяготения icon«Закон всемирного тяготения»

Закон всемирного тяготения icon«Закон всемирного тяготения»

Закон всемирного тяготения iconЗакон всемирного тяготения

Закон всемирного тяготения iconЗакон всемирного тяготения

Закон всемирного тяготения icon«Закон всемирного тяготения»

Закон всемирного тяготения iconЗакон всемирного тяготения

Закон всемирного тяготения iconЗакон всемирного тяготения

Закон всемирного тяготения iconЗакон всемирного тяготения, тест

Закон всемирного тяготения icon«Закон всемирного тяготения» 9 класс



База данных защищена авторским правом © 2018
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
поиск