Вверх дном

Эта интересная механическая задача была некогда предметом оживленного обсуждения на заседаниях Парижской Академии Наук и Французского Астрономического Общества. Но, прежде чем ознакомиться с результатами этих обсуждений, необходимо уяснить себе, в чем собственно состояла задача. Речь шла не о том, чтобы изменить положение земной оси в пространстве, а лишь о том, чтобы изменить положение оси внутри земного шара. Мы не в силах отклонить земную ось так, чтобы она не была направлена к Малой Медведице, а можем надеяться лишь заставить ее пересекать наш земной шар в других точках его поверхности.

Для пояснения обратимся к другой задаче, гораздо менее грандиозной, но с точки зрения теории совершенно однородной: к так называемой «задаче о падающей кошке». Все знают, что это ловкое животное всегда ухитряется упасть на лапки, хотя бы его бросали спиной вниз: кошка умеет переворачиваться в воздухе, ни обо что не опираясь. Как именно она это делает — вопрос особый, и сейчас нас интересует не это. Вообразите, что кошка, падая, находится во вращательном движении.

Могла бы она изменить положение оси своего вращения? По законам механики, не могла бы. И все же это не мешает ей упасть на лапки, т. е. повернуться в воздухе. Механика ставит лишь одно условие: чтобы оставалось неизменным положение оси ее вращения по отношению к окружающим предметам. Если кошка первоначально вращалась, например, вокруг вертикальной линии, то она и будет продолжать вращаться вокруг этой линии, — но животное может повернуться так, чтобы вертикальная ось вращения проходила через другие части ее тела. И вот то, что кошка при свободном падении может сделать со своим телом, — то же самое могли бы и мы, обитатели земного шара, сделать с нашей планетой. Мы не в состоянии изменить положения земной оси по отношению к остальным мировым телам, но могли бы повернуть самый шар земной так, чтобы линия вращения проходила через другие его точки.

Чтобы выяснить эту возможность, приведем несколько примеров из обыденной жизни.

Заметили ли вы, что делается с небольшой легкой лодкой, когда вы переходите по ней от кормы к носу? Если лодка не привязана, она заметно перемещается при этом в обратную сторону. Здесь проявляется механический закон действия и противодействия: идя, вы отталкиваете свое тело от опоры, но вместе с тем отталкиваете назад и саму опору. При ходьбе по неподвижному полу этого не замечается, потому что отталкивающее усилие уничтожается сопротивлением неподвижно закрепленной опоры. Не заметите вы обратного перемещения лодки и тогда, когда лодка очень велика или тяжело нагружена. Это потому, что одна и та же сила дает различным телам различное перемещение, в зависимости от массы: тяжелое тело она перемещает на меньшее расстояние, нежели легкое. Когда вы переходите по палубе парохода от кормы к носу, то отталкиваете его ногами назад, но величина этого перемещения ничтожна: если пренебречь сопротивлением воды, то она во столько раз меньше вашего перемещения, во сколько раз пароход тяжелее вашего тела; оттого-то оно и не заметно.

Теперь вернемся к нашей лодке. Представьте себе, что она имеет не обычную удлиненную форму, а форму большой плавающей тарелки. Вообразите, что вы ходите кругом близ борта такой круглой лодки. Что при этом произойдет с ней? Нетрудно догадаться: она придет во вращательное движение в обратном направлении. Отталкиваясь ногами, вы приводите ее во вращение, на манер того, как действует лошадь на топчаке. Проделав тот же маневр на палубе большого парохода, вы, конечно, не приведете его во вращение: его масса слишком велика по сравнению с массою вашего тела; кроме того, усилие ваших ног должно преодолеть при этом не только инерцию парохода, но и сопротивление воды (и воздуха).

Чем значительнее груз, перемещаемый вами по палубе, тем сильнее ваше отталкивающее действие. Запрягши слонов в пушки и заставив их в течение многих суток кружиться по палубе, вы добились бы более заметных результатов.