Луна

Раздел: Научно-популярная литература

На вопрос Леонардо да Винчи исчерпывающий ответ дал только через два столетия гениальный английский математик, физик и" астроном Исаак Ньютон (1642—1727).

Еще будучи студентом, Ньютон пришел к выводу, что всем известная сила земной тяжести, которая делает у нас на Земле все предметы в той или иной степени тяжелыми, то есть имеющими вес, и которая заставляет их падать к центру Земли, удерживает и Луну на ее орбите на одном и том же приблизительно расстоянии от Земли.

В своей замечательной книге «Математические начала натуральной философии» (под натуральной философией в то время подразумевались естественные науки, и в первую очередь физика) Ньютон сформулировал такой всеобщий закон природы; всякие две частицы или два тела взаимно притягиваются с силой, пропорциональной их массам и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними.

Закон этот известен под названием закона всемирного тяготения. Он проявляется во всей вселенной.

И так же как Земля притягивает к себе всякие тела, сообщая им тяжесть или вес, так и Солнце притягивает к себе планеты, в том числе и Землю, а планеты — своих спутников, как Земля — Луну.

Итак, Земля притягивает к себе Луну. Под влиянием этого притяжения Луна должна стремиться к Земле, то есть упасть на нее. Без сомнения, Луна действительно и упала бы на Землю, если бы ее падению не препятствовала так называемая инерция, которой обладает Луна.

Инерция — слово латинское; оно буквально означает «вялость», «косность». Этим словом обозначается присущее каждому телу стремление к сохранению покоя либо приобретенного прямолинейного и равномерного движения.

В силу инерции Луна стремится сохранить то движение, которое она получила, очевидно, в момент своего образования. Однако сила земного притяжения, простирающегося, как предположил Ньютон, и до Луны, должна все время влиять на это равномерное и прямолинейное в своей основе движение Луны. Под влиянием этого притяжения Луна движется по криволинейно- м у пути, по почти круговой орбите.

Если бы сила земного тяготения или притяжения вдруг совсем перестала действовать, Луна немедленно умчалась бы прочь от Земли. С другой стороны, если бы Луна не обладала инерцией, она, конечно, приблизилась бы к Земле и в конце концов упала на ее поверхность.

Для обоснования своего закона Ньютон произвел подробнейшие вычисления. Он нашел, что под действием силы земного притяжения Луна в каждую секунду отклоняется от прямой линии, по которой она должна была бы двигаться, всего на 1.36 мм, то есть на очень маленькое расстояние.

То, что притяжение Земли сказывается на движении Луны таким видимо ничтожным образом, объяснялось, по Ньютону, очень просто: тем, что Луна находится от Земли очень далеко. Точные опыты показывают, что свободно падающее к Земле тело у ее поверхности проходит в первую секунду своего падения 4.9 м, а затем скорость его падения начинает увеличиваться. А на расстоянии Луны падение тела на Землю, очевидно, должно происходить гораздо медленнее, так как там сила земного притяжения значительно ослаблена.  

Ньютон установил, что сила притяжения изменяется обратно пропорционально квадрату расстояния, как об этом и говорится в законе всемирного тяготения. То есть, если расстояние увеличивается в два раза, сила притяжения уменьшается в четыре раза; в десять раз увеличивается расстояние — сила притяжения уменьшается в сто раз.

Если принять расстояние от поверхности Земли до ее центра за единицу, то расстояние от Луны до центра Земли будет равно шестидесяти единицам. Значит, сила земного тяготения должна на расстоянии Луны уменьшиться в 602 (60 х 60) раз, то есть в 3600 раз. Следовательно, в первую секунду своего падения всякое тело, притягиваемое Землей, должно было бы проходить не 4.9 м, как это бывает у поверхности Земли на расстоянии одного радиуса земного шара, а в 3600 раз меньше, то есть 0.0136 м пли 1.36 мм; это Ньютон и установил уже другим способом, исследуя геометрически кривизну лунной орбиты.

Совпадение, таким образом, обнаружилось полное. Ньютон, однако, установил это совпадение далеко не сразу, а после долгих исследований: из-за отсутствия в то время точных сведений о размерах Земли, Ньютон сначала получил разноречивые результаты и лишь многими годами позже добился нужной точности.

Вычисление «падения» Луны к Земле является хорошей проверкой правильности закона всемирного тяготения, открытого Ньютоном и теперь многократно подтвержденного рядом наблюдений и точных опытов.

Итак, на вопрос гениального Леонардо да-Винчи, на чем держится Луна, другой гениальный мыслитель Ньютон ответил строго научно: Луну всегда удерживает возле Земли сила земного тяготения; присущая же движущейся вокруг Земли Луне сила инерции удерживает ее от падения на Землю,