Ни костры инквизиции, ни отлучения от церкви, ни темницы монастырей не могли остановить торжества истины. Противники коперниковой системы пытались оперировать и научными доводами. Одним из наиболее убедительных было несоответствие положений планет, рассчитанных в согласии с системой Коперника, с истинным их положением на небе. Ответить на это возражение смог выдающийся немецкий астроном Иоганн Кеплер (1571–1630), прозванный современниками «законодателем неба». Он с полным основанием смог бросить противникам знаменитую фразу:
«Оставьте в покое математические истины!
Ваш топор, которым вы хотите перерубить железо, не в состоянии тронуть даже дерево!»
Действительно, гелиоцентрическая система строения мира была уже «железной» системой.
Иоганн Кеплер был учеником и научным наследником прославившегося точностью своих наблюдении датского астронома Тихо Браге, работавшего в Чехии, в Праге. Занимаясь обработкой многочисленных наблюдений Марса, сделанных Тихо Браге, Кеплер установил три знаменитых закона движения планет вокруг Солнца. Эти законы уточняли и дополняли коперникову систему строения мира.
Коперник предполагал, что планеты движутся по окружностям, а Кеплер установил, что каждая планета движется по замкнутой кривой другого типа — эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.
Коперник считал, что планеты движутся по своим траекториям равномерно, не убыстряя и не замедляя своего движения. Кеплер доказал, что скорость планет изменяется: проходя более отдаленный от Солнца участок орбиты, они замедляют свое движение, а приближаясь к Солнцу, ускоряют свой бег. Он установил математическую закономерность этих изменений скорости движения.
Третий закон Кеплера устанавливает зависимость времени обращения планет вокруг Солнца от среднего расстояния до него.
Великого ученого — «законодателя неба» — преследовала церковь; бедность, почти нищета была его уделом. Умер он, простудившись во время поездки ко двору, куда направился просить свое мизерное жалование «королевского астронома», которое выплачивалось ему крайне нерегулярно. Даже могила его осталась не известной потомству.
Так объединенными усилиями ученых многих стран и народов была открыта наша планета — Земля. Древние эллины первыми попытались представить ее себе всю целиком, и не их вина, что общий уровень знаний не позволял еще им подняться до строгих научных обобщений. Но уже они утвердили понятие о шарообразности Земли. И уже в их времена возникли первые догадки о ее движении и о том, что не она является центром Вселенной.
Польский ученый Коперник явился основоположником гелиоцентрической системы строения мира. Итальянец Джордано Бруно в бесконечность отодвинул границы Вселенной. Его соотечественник Галилео Галилей нашел убедительные доказательства теории Коперника, а немецкий ученый Иоганн Кеплер, основываясь на трудах работавшего в Чехии датского ученого Тихо Браге, уточнил эту систему.
Ученые многих стран, помогая и поддерживая друг друга, объединились для борьбы с силами регресса, фанатизма, невежества.
Форма Земли, ее величина, положение в солнечной системе, движения вокруг оси и вокруг Солнца — все это элементарные, с нашей сегодняшней точки зрения, истины. Но без открытия этих элементарных истин не могли бы существовать углубленные знания сегодняшнего дня и не могла бы появиться научно обоснованная мысль о возможности космических путешествий.
Так без открытия огня человеком каменного века не могли появиться паровая машина и двигатель внутреннего сгорания.
Иоганна Кеплера называют «законодателем неба». Он открыл основные законы движения планет, те самые законы, по которым будут двигаться в межпланетном пространстве многие типы космических кораблей.
НАША ПЛАНЕТА
За три с лишним века, прошедших с того дня, когда Галилео Галилей направил в небо свой самодельный телескоп, астрономия сделала колоссальные успехи. Несравненно усовершенствовались телескопы, с помощью которых современные астрономы изучают небесные тела. Появились совершенно новые методы исследования небесных тел — спектральный анализ, радиоастрономия и т. д. В значительной мере обогатились знания и о нашей планете.
Наша Земля не имеет строгой формы шара, хотя и близка к ней. Она несколько сплюснута у полюсов, немного выпукла у экватора. Расстояние до центра Земли на экваторе равно 6 378 245 метрам, а на полюсе 6 356 863 метрам. Окружность земного шара по экватору равна 40 075 696 метрам. Объем его равен 1083 млрд. кубических километров. Ученые определили и массу Земли. Она оказалась равной 5 980 000 000 000 000 000 000 тонн — почти 6 секстильонам тонн.
Этот «шарик», как ласково называл нашу планету великий советский летчик В. П. Чкалов, находится в непрерывном стремительном вращении. Один оборот вокруг своей оси он совершает за 23 часа 56 минут 4 секунды. Нетрудно рассчитать, что при этом линейная скорость точек, расположенных на экваторе, равняется примерно 464 метрам в секунду, а на широте Москвы примерно 262 метрам в секунду. Жители Тбилиси движутся со скоростью несколько превышающей скорость распространения звука в воздухе, — 346 метров в секунду.
Одновременно Земля летит со скоростью, в десятки раз превышающей скорость пушечного снаряда, по своей эллиптической орбите вокруг Солнца. В начале января каждый год Земля проходит ближайшую к Солнцу точку своей орбиты — перигелий, — тогда она приближается к нашему дневному светилу на расстояние «всего» 147 млн. километров. В начале июля она пролетает самую дальнюю точку орбиты — афелий — и тогда удаляется от него на 152 млн. километров. Полный оборот вокруг Солнца Земля совершает за 365 суток 6 часов 9 минут 14 секунд. Средняя скорость ее движения по орбите равна 29,76 километра в секунду.
Человек обследовал всю поверхность Земли, побывал на обоих ее полюсах, пересек и безводные пустыни и недосягаемые горные хребты. Можно с уверенностью сказать, что на земном шаре уже нет ни одного сколь-либо значительного клочка суши, на котором не побывала бы нога человека.
Человек поднялся в кабине стратостата на высоту почти 25 километров. Своих разведчиков — приборы, установленные на ракетах, — он поднял на высоту более 400 километров над земной поверхностью. Фотографии, сделанные с этой высоты, являются еще одним, пожалуй, самым наглядным, доказательством шарообразности Земли: на них отчетливо видна ее кривизна.
Мы можем уверенно сказать: человек открыл и завоевал свою планету. Есть еще загадки и тайны, которые хранит она от него, но и эти загадки будут решены, а тайны раскрыты.
Современный крупный телескоп — очень большое, сложное и чрезвычайно точное сооружение.
ВСЕЛЕННАЯ, В КОТОРОЙ МЫ ЖИВЕМ
Человек довольно отчетливо представил себе и место, занимаемое нашей планетой в бесконечной Вселенной.
Наша Земля является одной из планет солнечной системы. В центре этой системы находится раскаленное Солнце. Температура его поверхности достигает 6000°, масса — в 333 432 раза больше массы земного шара. Попробуем представить себе в масштабе модель этой системы Земля — Солнце. Землю обозначим при этом крохотным кружочком диаметром всего 5 миллиметров.
Приготовьтесь к тому, что нам не хватит листа бумаги для того, чтобы изобразить эту величественную модель. Не хватит и стола и площади комнаты. Ибо центр Солнца придется отнести от Земли на целых 59 метров и обозначить его кружком диаметром чуть больше полуметра.
В гигантской окружности, которую мы можем теперь провести, заключены орбиты двух внутренних планет — Меркурия и Венеры. Чтобы обозначить первую, надо будет нарисовать кружок диаметром меньше 2 миллиметров на расстоянии приблизительно 23 метров от кружка, обозначающего Солнце, — это и будет Меркурий; второй кружок нарисуем на расстоянии 43 метров от Солнца — это будет Венера.
Для того чтобы на нашем плане изобразить всю солнечную систему, провести орбиту крайней известной нам планеты — Плутона, не хватит уже территории, занимаемой стадионом «Динамо». Ведь кружок, изображающий эту планету, придется отнести от центра системы на 2 километра 330 метров! Описанная этим радиусом окружность и обозначит известные нам сегодня границы солнечной системы. Наша модель займет площадь около 17 кв. километров!
Попробуйте с верхнего ряда трибуны стадиона «Динамо» рассмотреть гривенник, лежащий в центре футбольного поля. Это, конечно, невозможно. Так же невозможно, поднявшись над нашей моделью на расстояние, достаточное для того, чтобы можно было сразу всю ее окинуть взглядом, увидеть хотя бы один из нарисованных кружков — планет, так они мелки по сравнению с площадью, занимаемой их орбитами.
Если бы мы захотели теперь еще расширить модель так, чтобы можно было нанести на ней, соблюдая масштаб, положение ближайших к нашему Солнцу звезд, нам не хватило бы территории всего материка Евразии. Ведь ближайшая соседка нашего Солнца в космических пространствах — эта скромная звездочка, видимая только на небе Южного полушария, которая так и называется Проксима, что значит «Ближайшая», — находится от нас на расстоянии в 40 тыс. миллиардов километров. Луч света, пролетающий за секунду 300 тыс. километров, идет к нам от нее в продолжение 4,27 года.
Уменьшим нашу модель в миллион раз так, чтобы орбита Плутона сжалась до размера, чуть меньшего, чем тот 5-миллиметрового диаметра кружок, которым мы вначале обозначили Землю. Конечно, на таком плане нельзя уже будет рассмотреть кружков-планет и в самый лучший микроскоп. Даже Солнце будет на нем изображаться точкой величиной в долю микрона. Может быть, теперь удастся нам в наших земных условиях обозначить на планете место ближайшей звезды в пространстве. Да, удастся. Но, чтобы сделать это, надо иметь лист бумаги в несколько километров величиной. Ибо даже в этом масштабе Проксиму придется отметить точкой, находящейся на расстоянии 31 километра от солнечной системы!
Такова масштабная модель межзвездных пространств: Солнце, изображенное в виде пылинки, видимой лишь в микроскоп, десятки километров космических пространств, и снова такое же Солнце-пылинка. И это — ближайшие соседи! И не просто ближайшие соседи в космосе, а ближайшие соседи в звездной системе.
Как удалось в настоящее время установить астрономам, наше Солнце является членом колоссальной звездной системы, состоящей примерно из 150 млрд. звезд, называемой Галактикой. Звезды нашей Галактики мы видим в ясные ночи, скопление слабых звезд Галактики образует тот Млечный Путь, что широкой белой лентой лежит на небе. Он охватывает нашу Землю кругом. Значит, мы находимся не на самой окраине нашего звездного города.
Художник Н. И. Гришин
Шаг за шагом завоевывал человек атмосферу, все выше и выше проникая в ее заоблачные дали чуткими органами своих приборов. На высоту лишь немногим больше 20 км поднимаются современные самолеты. Но и эта скромная на наш сегодняшний взгляд высота превосходит более чем в два раза высочайшие горные вершины и области, в которые осмеливаются залетать самые могучие птицы. На 22 км над поверхностью Земли поднимались стратостаты, до высоты в 36,5 км — радиозонды и до 40 км — шары-зонды. На этой высоте обычно догорают метеоры.
Во много раз подняли «потолок», достигнутый человеком, ракеты. Одноступенчатая ракета «Викинг» со взлетным весом в 7,5 тонны 24 мая 1954 года достигла рекордной высоты — 254 км. Ее полет длился 10 минут, а максимальная развитая ею скорость составляла 8880 км в час. Почти удвоил этот рекорд полет составной двухступенчатой ракеты, достигнувшей высоты 480 км. Где-то, в пределах уже разведанных ракетами высот скоро будет создан искусственный спутник Земли.
Величина этого города колоссальна. Если бы мы захотели нанести его очертания на плане, на котором мы изобразили Солнце и Проксиму, у нас бы ничего не вышло: диаметр нашего звездного города равен примерно 85 тыс. световых лет. Солнце находится на расстоянии примерно 23 тыс. световых лет от его центра. В общем потоке бесчисленных звезд летит Солнце вокруг центра Галактики со скоростью около 250 километров в секунду. Полный оборот оно делает примерно за 180 млн. лет. Снова всей территории нашего материка не хватит для того, чтобы даже в таком уменьшенном масштабе мы могли начертать область, которую уже объял человек силой своего разума.
Но и это еще не крайние границы известной нам части бесконечной Вселенной. Астрономы нашли в ее черных глубинах огромное количество галактик, подобных нашей. До некоторых из них удалось даже измерить расстояние. Оно оказалось колоссальным: сотни тысяч и миллионы лет идет к нам свет от соседних нам звездных систем.
Так что же — подавить своим величием, необъятностью, беспредельностью должна наше воображение, наш разум эта открытая уже нами Вселенная?
Нет!
Наоборот, уверенность в безграничных возможностях человеческой мысли, уверенность в познаваемости любых явлений природы рождает в нас эта величественная картина уже постигнутого нами.
Всего 300 с небольшим лет тому назад Галилео Галилей впервые направил на небо свой телескоп. Он с трудом мог разглядеть в него самую общую картину ближайших «окрестностей» нашей Земли. А сегодня мы уже готовимся к дерзкой попытке отправиться туда, на разведку этих «окрестностей». Надо ли добавить, что завоевание ближайших планет не будет последним шалом человечества на этом пути?! И не так ли мы присматриваемся сейчас к звездам, как 300 лет назад Галилей к планетам?!
Такой выглядит Земля с высоты нескольких сотен км.