Так, например, если сбросить с высокой башни камень, то при своём падении он немного отклонится к востоку (рис. 7). Причина этого — вращение Земли. Башня, как и всё на земном шаре, движется вместе с Землёй, но при этом вершина башни движется несколько быстрее, чем её основание. Поэтому камень, падая с вершины башни, как бы обгоняет основание башни и несколько отклоняется к востоку.
Этот опыт тем нагляднее, чем выше башня. Падая с башни высотой в 100 метров, камень отклоняется к востоку несколько менее чем на один сантиметр.
О вращении Земли вокруг своей оси говорит и сплюснутость нашей планеты у полюсов. Если бы Земля не вращалась, то должна была бы иметь форму шара. Развивающиеся же при вращении всякого тела центробежные силы стремятся изменить его форму: растянуть его поперёк оси вращения и сжать вдоль оси. Именно так и случилось с Землёй.
Наблюдения в телескопы показали, что и другие планеты имеют сжатие у полюсов. Особенно хорошо заметно оно у Юпитера. У него сжатие гораздо больше, чем у Земли. Это и понятно: ведь Юпитер вращается значительно быстрее вокруг своей оси, чем Земля[4]. А чем быстрее какая-нибудь планета вращается, тем заметнее у неё сжатие у полюсов.
В XIX веке русский учёный К. Бэр обнаружил во время своих путешествий никем не замечавшееся раньше явление: все реки, текущие в нашем северном полушарии, имеют всегда правый берег крутой, а левый, наоборот, пологий.
Это объясняется тем, что благодаря вращению Земли речная вода отклоняется всё время в сторону правого берега реки и постепенно подмывает его. Вследствие этого река медленно отступает вправо, а по её левую сторону образуется низкая равнина.
В южном полушарии, наоборот, подмывается левый берег рек.
Можно обнаружить на нашей планете и ряд других явлений, которые могут быть объяснены только вращением Земли вокруг своей оси (например, отклонение морских и воздушных течений, отклонение полёта артиллерийских снарядов и т. д.).
Имеется доказательство и годичного движения Земли, т. е. обращения её вокруг Солнца. Движение нашей планеты вокруг Солнца неизбежно должно вызывать кажущееся смещение ближайших к нам звёзд в течение года по отношению к более далёким звёздам. Это явление можно пояснить следующим примером. Когда мы идём или едем и смотрим на удалённые от нас предметы, то замечаем кажущееся изменение их взаимного расположения, их кажущееся смещение. Это смещение будет казаться нам тем большим, чем ближе от нас расположены предметы.
В прошлом веке известный русский астроном В. Я. Струве один из первых обнаружил это годичное смещение звёзд и определил его величину для одной из ближайших к нам звёзд. Это явление кажущегося смещения звёзд вследствие движения Земли по её орбите называется годичным звёздным параллаксом.
Но почему же мы не ощущаем ни вращения Земли вокруг оси, ни её движения около Солнца? В самом деле, ведь когда мы едем в поезде, плывём на пароходе или летим на самолёте, мы всегда чувствуем своё перемещение Если даже плотно закрыты, скажем, окна вагона, мы все равно ощущаем движение: об этом говорят толчки и покачивания вагона.
Отчего же мы не чувствуем движения нашей планеты и можем его обнаружить только на основе точных наблюдений?
Объясняется это довольно просто. Земля вращается вокруг своей оси строго равномерно, с одной и той же, постоянной скоростью. Небесные же ориентиры — звёзды, по которым можно было бы обнаружить движение Земли вокруг Солнца, чрезвычайно удалены от нашей планеты. А постоянную скорость движения, как таковую, почувствовать мы не можем.
Итак, теперь твёрдо установлено, что Земля шарообразна, что она вращается вокруг своей оси и одновременно движется вокруг Солнца (рис. 8). Следовательно, наша Земля — планета, и притом самая обыкновенная планета. Она не выделяется среди других планет ни своей массой, ни размерами.
Земля во многом схожа с тремя другими планетами: Меркурием, Венерой и Марсом. Недаром, как уже говорилось, их называют планетами «земной группы».
Земля окружена со всех сторон толстым слоем газа — атмосферой[5]. Атмосфера, или воздушная оболочка Земли, простирается на многие сотни километров. Плотность её непрерывно изменяется с высотой. Наибольшую плотность атмосфера имеет у поверхности Земли — точнее, непосредственно над уровнем моря Чем выше мы будем подниматься, тем разреженнее будет атмосфера и тем труднее нам будет дышать. Это испытывают, например, альпинисты при восхождении на высокие горы.
Благодаря существованию вокруг Земли воздушной оболочки создаётся впечатление голубого небосвода, как бы опирающегося на Землю.
Недалеко то время, когда космический корабль унесёт первых отважных исследователей вселенной к другим планетам Тогда, наконец, осуществится мечта астрономов. Они смогут взглянуть на Землю издали, из мирового пространства — с космической ракеты или с другой планеты. И Земля-планета предстанет перед взором человека во всей своей красе.
Если на неё посмотреть с другой планеты, скажем, с Марса или Венеры, то Земля будет выглядеть яркой звездой голубоватого цвета[6].
ЗАГАДКА МАРСА
Одна из ближайших к нам планет — Марс — давно уже привлекает к себе особое внимание астрономов. И не только учёные интересуются этой планетой. Немало научно-фантастических повестей и романов было написано о Марсе и его «обитателях» — марсианах.
Чем же обязан Марс такому вниманию к нему со стороны астрономов и писателей-романистов?
Дело в том, что по мнению некоторых учёных эта планета — единственная в солнечной системе, где, кроме Земли, можно со значительной уверенностью предполагать существование живых существ.
Марс, как мы уже знаем, относится к планетам земной группы. Орбита Марса расположена непосредственно за орбитой Земли. Как и Земля, Марс движется вокруг Солнца по орбите, имеющей форму эллипса. Среднее расстояние Марса от Солнца в полтора раза превышает расстояние между Солнцем и Землёй, составляя около 228 миллионов километров.
При наблюдении с Земли видимый путь движения Марса выглядит весьма сложной кривой. Это естественно: ведь наша планета тоже не остаётся в покое. Двигаясь вокруг Солнца, Марс то отходит от Земли на огромное расстояние около 400 миллионов километров, то приближается к ней до 56 миллионов километров. Сближения Марса с Землёй происходят примерно раз в два года и носят названия противостояний Марса с Солнцем, так как в это время эта планета расположена на небе как раз против Солнца (по отношению к Земле).
Через каждые 15–17 лет бывают так называемые великие противостояния Марса, когда он подходит особенно близко к Земле. Это бывает, когда противостояние Марса приходится на август или сентябрь — в это время Марс находится ближе всего к Солнцу. Последние великие противостояния Марса были в 1909, 1924, 1939 годах. Ближайшее великое противостояние Марса произойдёт в этом году и затем в 1971 году. Для астрономов великие противостояния представляют большой интерес, так как во время их удобнее всего наблюдать и изучать Марс.
Подобно Земле, Марс вращается вокруг своей оси, и его сутки по своей продолжительности близки к нашим: они равны 24 часам 37 минутам. Ось вращения Марса наклонена к плоскости его орбиты, как и у Земли, поэтому на нём наблюдается такая же смена времён года. Движется по своей орбите Марс медленнее, чем Земля, и его год почти в два раза больше земного; он составляет 687 наших суток.
Поперечник Марса почти вдвое меньше земного. Объём этой планеты составляет всего около 1⁄6 объёма Земли, а масса — примерно 1⁄9 массы Земли (плотность Марса меньше плотности Земли). Сила тяжести на Марсе меньше силы тяжести на поверхности Земли почти в три раза. Так, человек, весящий на земле 70 килограмм, на Марсе весил бы всего лишь 25 килограммов.
Наблюдая Марс, астрономы убеждаются в том, что он окружён атмосферой. Об этом прежде всего говорят облака и туманы, нередко закрывающие незначительную часть поверхности Марса.
Атмосфера Марса, однако, очень разрежена — она примерно такова, как наша земная атмосфера на высоте 15–18 километров над уровнем моря. Исследования показали, что атмосфера планеты состоит в основном из азота. Кислород в атмосфере Марса, вероятно, присутствует, но в самых незначительных количествах.
Надо думать, что в атмосфере нашего «соседа» могли бы летать самолёты и стратостаты.
У Марса есть два крошечных спутника — Фобос и Деймос[7]. Если бы мы с вами сумели перенестись на Марс, то увидели бы на ночном небе его спутников, более близкий — Фобос в виде диска, или серпа, в 5 раз меньшего нашей Луны, и более далёкого — Деймоса в виде яркой звезды.
Несмотря на то, что во время великих противостояний Марс очень близко подходит к Земле, наблюдения этой планеты представляют значительные трудности. Сильно затрудняют наблюдения Марса (как, впрочем, и других планет) различные воздушные течения и колебания нашей земной атмосферы.
Этим в значительной мере объясняется то разнообразие мнений о строении поверхности Марса, которое имеется среди учёных.
При наблюдении Марса в телескоп прежде всего бросаются в глаза два белых пятна, расположенных у его полюсов (рис. 9). Замечено, что в соответствующем полушарии в летнее время белое пятно сильно уменьшается в своих размерах, иногда почти полностью исчезает, зимою же, наоборот, пятно растёт и достигает больших размеров.
Естественно было предположить, что эти белые пятна, называемые теперь полярными шапками, представляют собой не что иное, как области, покрытые снегом или инеем. Когда в соответствующем полушарии Марса лето, снег (или иней) полярной шапки начинает таять и уменьшаться, а с наступлением зимних холодов площадь полярной шапки увеличивается.