Луна. История будущего

Таким образом, Луна стала самым далеким островом архипелага глубокомыслия и бурного веселья — и несколько столетий сохраняла этот статус. Все эти сочинения были далеки от реализма. Вопросы о том, действительно ли она пригодна для жизни и какая она на самом деле, которые занимали Уилкинса и Кеплера, через несколько десятилетий почти перестали представлять интерес. Коперниковская революция, которую Уилкинс продолжил в прозе, к тому времени одержала победу иным образом. Луна по-прежнему давала людям новый способ смотреть на космос, но к концу XVII века размышления о том, как там живется и как она выглядит, сменились вопросом о силе, которая управляет ее движением.

* * *

Опубликованные в 1687 году «Математические начала натуральной философии» Ньютона связали Луну с Землей не на основе сходства, а на основе силы тяготения. Кеплер открыл, что планеты обращаются вокруг Солнца по эллиптическим орбитам, и в последующие десятилетия ученые подтвердили, что спутники также обращаются по эллиптическим орбитам вокруг планет, которым повезло иметь спутники. Кроме того, он обнаружил, что тела на орбите движутся быстрее, когда находятся ближе к телу, вокруг которого обращаются, чем когда находятся дальше от него, и это движение можно описать математически. На основании этих эмпирических законов Ньютон разработал теорию о притяжении массы к массе — Земли к Солнцу, Луны к Земле, яблока к Земле — и поставил силу притяжения в зависимость от квадрата расстояния между объектами, то есть вывел закон всемирного тяготения, который, как вид Луны из кухонного окна, объединяет космос с обыденностью.

Союз небес и Земли был лучше всего виден на примере приливов. Чтобы понять, каким образом их вызывает гравитация, представьте себе Землю, полностью покрытую водой. Уровень воды прямо под Луной будет выше среднего, потому что вода там находится ближе к Луне, а следовательно, притягивается к ней сильнее, чем вода в любой другой точке земного шара: Луна оттягивает ее с Земли.

Как ни странно, уровень вод в самой далекой от Луны точке Земли тоже поднимается. Это объясняется тем, что те воды находятся дальше всего от Луны, а потому притягиваются к ней в наименьшей степени, но с учетом геометрии это минимальное тяготение притягивает воды к Земле. Самая мощная сила, которая оттягивает воду с Земли, и самая слабая сила, которая притягивает воду к Земле, производят, таким образом, одинаковый эффект. В результате сферический волейбольный мяч Земли оказывается заключенным в водный мяч для регби, острым концом указывающий на Луну.

Солнце тоже создает приливы, причем схожим образом: воды поднимаются в самой ближней и самой дальней точках поверхности Земли. Однако эти приливы не столь сильны. Хотя Солнце в 30 миллионов раз тяжелее Луны, оно находится в 400 раз дальше, а всемирное тяготение Ньютона устроено таким образом, что расстояние работает против него сильнее, чем масса работает на него[17]. Два водяных «вздутия» накладываются друг на друга, когда Земля, Луна и Солнце выстраиваются в одну линию, то есть когда Луна оказывается в небе либо рядом с Солнцем, либо прямо напротив него. В такие моменты наблюдаются высокие приливы, которые связываются с полнолуниями и новолуниями. Объяснение их существования и амплитуды, предложенное теорией Ньютона, стало одним из наиболее впечатляющих приложений законов Вселенной к происходящему на Земле.

На практике приливы гораздо более сложны. Земля вместе с водами постоянно вращается: направление на Луну совершает полный оборот за месяц, а направление на Солнце — за год. Таким образом, воды стараются непрерывно сохранять свою обусловленную действием приливных сил форму, внутри которой вращается покрытая ими твердая Земля. Из-за вращающейся топографии берегов и морей высота, частота и точный график приливов и отливов в разных местах различаются. Посреди Тихого океана, где нет суши, которая бы все усложняла, высота приливов составляет менее метра. В проливе Ла-Манш, где вода, поднимаясь каждые 12 часов, пытается перелиться из Атлантического океана в Северное море, высота прилива может достигать семи метров.

К великому неудовольствию Ньютона, сначала его теория не позволяла объяснить все эти тонкости на основе первых законов: еще более ста лет таблицы приливов и отливов рассчитывались эмпирически. Однако формулировка закона всемирного тяготения ознаменовала решительный сдвиг в картине мира: отныне Вселенная получила характеристики механизма, в котором коперниковская система оказалась неизбежной, а обучение обрело новую силу. Кроме того, закон всемирного тяготения избавил Луну от необходимости быть подобной Земле, которая довлела над ней, пока она оставалась примером стандартной планеты земного типа. Луна получила свободу быть такой, какая она есть, и потому стала казаться еще менее гостеприимной.