Ньютонова гора

В заключение наших бесед о законах движения и силе притяжения разберем всем нам хорошо знакомое фантастическое путешествие на Луну, так занимательно описанное Жюлем Верном в романе «Вокруг Луны». Вы, конечно, помните, что члены пушечного клуба Балтиморы, обреченные на бездеятельность с окончанием Северо‑Американской войны, решили отлить исполинскую пушку, зарядить ее огромным полым ядром и, посадив в него пассажиров, выстрелом отправить это ядро‑вагон на Луну.

Фантастична ли эта мысль сама по себе? И прежде всего: можно ли сообщить телу такую скорость, чтобы оно безвозвратно покинуло земную поверхность?

Предоставим слово гениальному Ньютону, открывшему закон всемирного тяготения. В своих «Математических началах физики» он пишет:

«Брошенный камень под действием тяжести отклоняется от прямолинейного пути и падает на землю, описывая кривую линию. Если бросить камень с большей скоростью, то он полетит дальше; поэтому может случиться, что он опишет дугу в десять, сто, тысячу миль и, наконец, выйдет за пределы Земли и не вернется на нее больше. Пусть AFB (рис. 48) представляет поверхность Земли, С – ее центр, а VD, VE, VF – кривые линии, которые описывает тело, брошенное в горизонтальном направлении с очень высокой горы со все большей и большей скоростью. Мы не принимаем во внимание противодействия атмосферы, т. е. предполагаем, что она совершенно отсутствует. При меньшей первоначальной скорости тело описывает кривую VD, при большей скорости – кривую VE, при еще большей скорости – кривые VF, VG. При еще большей скорости тело обойдет вокруг всей Земли и возвратится к вершине горы, с которой его бросили. Так как при возвращении к исходному пункту скорость тела будет не меньше, чем в самом начале, то тело будет продолжать двигаться и дальше по той же кривой».

Если бы на этой воображаемой горе Ньютона была пушка, то ядро, выброшенное пушкой, при известной скорости никогда не упадет на землю, а будет безостановочно кружиться вокруг земного шара. Путем довольно простого расчета не трудно определить, что это наступит при скорости, равной восьми верстам в секунду. Другими словами, ядро, извергаемое пушкой со скоростью восьми верст в секунду, навсегда покидает поверхность земного шара и становится как бы спутником нашей планеты. Центробежная сила, развивающаяся при этом, как раз равна силе земного притяжения. Ядро будет мчаться в 17 раз быстрее, чем какая‑либо точка на экваторе, и опишет полный оборот вокруг нашей планеты в 1 час. 23 мин. Если же сообщить ядру бóльшую скорость, то оно будет обращаться около Земли уже не по кругу, а по более или менее вытянутому эллипсу, удаляясь от Земли на огромное расстояние. Наконец, при еще большей начальной скорости ядро навсегда удалится в беспредельное мировое пространство. В механике доказывается, что это должно наступить при начальной скорости в 11 верст.

Как должны падать камни, если бросать их с огромною скоростью в горизонтальном направлении.

Само собою разумеется, что во всех этих рассуждениях имеются в виду я́дра, движущиеся в пустом пространстве, а не в воздушной среде.

Итак, если бы не существовало атмосферы, то ничего невозможного не было бы в идее перебросить на Луну какое‑либо земное тело. Теперь посмотрим, можно ли осуществить это теми средствами, которые предлагает нам Жюль Верн. Современные пушки сообщают ядрам скорость около версты в первую секунду. Это всего в десять раз меньше той скорости, с какой тело может полететь на Луну. Жюль Верн думал, что, соорудив исполинскую пушку и наполнив ее огромным количеством взрывчатых веществ, легко можно будет посылать ядра на Луну.