Вселенная. Путешествие во времени и пространстве

Почему, например, мы явственно ощущаем, как нас притягивает к себе Земля, но не чувствуем, как притягиваются друг к другу два школьника, сидящих рядом за одним столом? Все дело в массе. Гравитационная постоянная настолько мала, что даже если мы перемножим массы двух школьников, после умножения на крошечную гравитационную постоянную результат будет ничтожно мал! Никаким динамометром мы не сможем измерить силу притяжения между школьниками — настолько она мизерна. Но когда в формуле учитывается огромная масса Земли (ее масса в килограммах выражается числом с 24 нулями) — сила будет заметна. Каждый из нас (и Ньютон в том числе) мог ощутить, как сильно Земля притягивает нас к себе. Подпрыгнув, мы не улетаем в космос, а с ускорением падаем обратно.

Согласно теории Ньютона гравитацию испытывают все тела, обладающие массой (а иных тел не бывает). Все тела притягиваются друг к другу, и силу притяжения можно рассчитать, применив разработанный Ньютоном математический аппарат, в основе которого лежит закон тяготения.

Три закона Кеплера являются следствиями закона всемирного тяготения. Студенты — будущие астрономы — выводят эти формулы аналитически. Если мы знаем массы и скорости тел в некий момент времени, формулы позволяют вычислять и положения, и скорости тел для каждого момента времени.

Теория Ньютона прекрасно работает. С ее помощью с высокой точностью рассчитываются положения небесных тел и космических аппаратов, траектории межпланетных зондов, скорость которых меняется с помощью кратковременного включения ракетного двигателя, направленного в нужную сторону. В итоге мы (человечество) научились выполнять виртуозные маневры, перелетать от одной планеты к другой и даже использовать притяжение планет для маневрирования в космосе. Все это может говорить о том, что теория тяготения правильно описывает мир[15]

.

Забегая вперед, скажем следующее. Наблюдения в крупнейшие телескопы позволяют сделать вывод, что устройство систем из небесных тел на гигантских расстояниях от нас — такое же, как вблизи Солнца. Это значит, что закон тяготения справедливо называется законом всемирного тяготения. Он действует одинаково во всей наблюдаемой нами части Вселенной. Этот удивительный закон природы носит поистине универсальный характер.

Солнечная система. Рисунок показывает сравнительную величину Солнца и планет. Расстояния от планет до Солнца, а также между планетами переданы условно.

Итак, давайте разберемся еще раз. Согласно теории, разработанной Ньютоном, Вселенная представляет собой гигантский (возможно, бесконечный) объем. Он заполнен звездами. То, что раньше воспринималось как весь мир, теперь превратилось в крошечный фрагмент мира — Солнечную систему, которая включает в себя Солнце и несколько планет, обращающихся вокруг него по эллиптическим орбитам. Расстояния между соседними звездными системами в рамках такой картины мира должны быть огромными. Когда-то Джордано Бруно говорил, что это хорошо: если бы планетные системы были близки друг к другу, их жители могли бы взаимодействовать, но кончилось бы это плохо: сильные победили бы слабых.

Управляет всеми движениями небесных тел одна сила — всемирное тяготение. Все тела притягиваются друг к другу. Все тела, которые обладали низкими скоростями, притянулись к своим массивным соседям и упали на них, в результате массивное тело стало еще больше. Все тела, которые обладают очень высокими скоростями, могут свободно двигаться в пустом пространстве между звездными системами. Те же тела, которые обладали скоростью в пределах от первой до второй космической по отношению к близкому массивному телу, являются спутниками этого тела. Так, планеты Солнечной системы являются спутниками Солнца, Луна является спутником Земли, открытые Галилеем с помощью телескопа объекты возле Юпитера являются его спутниками…

А как же твердые небесные сферы?

Окончательному их разрушению способствовали кометы. Иногда на звездном небе неожиданно появляются странные объекты, напоминающие звезды с хвостами, которые передвигаются на фоне звезд. Их называют кометами (косматыми), и долгое время люди боялись комет, считая, что это предвестники будущих несчастий. Сегодня мы знаем, что кометы — это сравнительно небольшие (по сравнению с планетами) небесные тела, состоящие из водяного льда, замерзших газов и вмороженной пыли. Когда ледяное ядро кометы проходит вблизи Солнца, оно нагревается, начинает «газить и пылить», в результате возникает длинный «хвост», состоящий из частиц газа и пылинок. Особенностью комет является то, что они движутся иногда по очень вытянутым эллипсам.

Заметный даже невооруженным глазом газопылевой хвост выделяет комету на небосводе.