Магия реальности. Откуда мы знаем что является правдой

Даже среди тех, кто понимает, что означает год, есть множество таких, кто думает, что летом Земля ближе к Солнцу Солнцу и более удалена от него зимой. Скажите это австралийцам, готовящим рождественский ужин на барбекю, в бикини на обжигающе горячем пляже! И в тот момент, когда вы осознаете, что в южном полушарии декабрь — это середина лета, а июнь — середина зимы, вы поймёте, что времена года не зависят от того, насколько близко находится Земля к Солнцу. Должно быть другое объяснение.

Мы не сможем продвинуться с этим объяснением, пока, для начала, не глянем на то, что заставляет небесные тела вращаться вокруг других небесных тел. Поэтому дальше мы этим и займёмся.

На орбиту

Почему планеты остаются на солнечной орбите? Почему что‑нибудь остаётся в орбите вокруг чего‑либо ещё? Впервые это понял в семнадцатом столетии сэр Исаак Ньютон, один из величайших учёных, которые когда‑либо жили. Ньютон показал, что всеми орбитами управляла сила тяжести — та же самая сила тяжести, которая тянет падающие яблоки к земле, но в более крупном масштабе. (Увы, но история, что Ньютону пришла в голову эта идея, когда ему на голову упало яблоко, вероятно, в действительности неправда.)

Ньютон представлял себе пушку на вершине очень высокой горы со стволом, направленным горизонтально в сторону моря (гора находится на берегу). Каждое ядро, которое она выстрелила, в начале, кажется, движется горизонтально, но одновременно оно падает к морю. Сочетание движения над морем и падения в сторону моря приводит к изящной нисходящей кривой, завершающейся всплеском. Важно понимать, что ядро падает все время, даже на начальной, пологой части кривой. Это не означает, что оно летит некоторое время горизонтально, а затем неожиданно меняет своё решение, как герой мультфильма, который понял, что ему нужно упасть, и поэтому начинает действовать именно так! Снаряд начинает падать с того момента, как как он покинул орудие, но вы не увидите падение как движение вниз из‑за того, что снаряд движется (почти) горизонтально и довольно‑таки быстро.

Теперь давайте сделаем нашу пушку больше и сильнее, так, чтобы снаряд пролетал много километров, прежде чем наконец плюхнуться в море. Это все ещё нисходящая кривая, но очень плавная, очень «пологая» кривая. Направление движения довольно близко к горизонтальному на большом участке пути, но тем не менее, снаряд все равно падает.

Давайте продолжим представлять пушку все большей и большей, все более и более мощной: такой мощной, что ядро пролетит действительно большое расстояние, прежде чем упадёт в море. Теперь начинает сказываться кривизна Земли. Ядро по — прежнему все время «падает», но поскольку поверхность планеты искривлена, «горизонтальность» начинает означать нечто необычное. Пушечное ядро все ещё следует по изящной кривой, как и прежде. Но по мере того, как она медленно изгибается в сторону моря, море изгибается от неё, потому что планета круглая. Поэтому ядру требуется ещё больше времени, чтобы наконец плюхнуться в море. Оно по — прежнему все время падает, но оно падает вокруг планеты.

Вы можете проследить логику аргументов. Теперь представим себе пушку настолько мощную, что ядро проделывает путь вокруг Земли, пока не вернётся туда, откуда оно было запущено. Ядро по прежнему «падает», но кривая его падения будет совпадать с кривизной Земли, так что оно полетит вокруг планеты, не приближаясь к морю. Теперь оно находится на орбите Земли и будет там в течение неопределённого времени, при условии, что нет сопротивления воздуха, замедляющего ядро (которое в действительности было бы). Оно все равно будет «падать», но изящная кривая его длительного падения будет проходить вокруг Земли снова и снова. Оно будет вести себя так же, как миниатюрная луна. Это и есть спутники — искусственные «луны». Они все «падают», но они но они никогда не снижаются. Спутники, которые используются для ретрансляции междугородных телефонных звонков и телевизионных сигналов, находятся на специальной орбите, названной геостационарной. Это означает, что скорость, с которой они вращаются вокруг Земли, ловко подобрана так, что она точно такая же, что и скорость, с которой Земля вращается вокруг своей оси, то есть они обращаются вокруг Земли каждые 24 часа. Если подумать, это означает, что они всегда парят над одним и тем же местом над земной поверхностью. Именно поэтому вы можете нацелить свою спутниковую антенну точно на тот спутник, который излучает на землю телевизионный сигнал.

Когда такой объект, как космическая станция, находится в орбите, он 'падает' всё время, и все объекты, находящиеся в космической станции, считаем ли мы их лёгкими или тяжёлыми, падают с одинаковой скоростью. Это хороший момент, чтобы остановиться и объяснить различие между массой и весом, что я обещал сделать ещё в предыдущей главе.