Можно ли ослабить земную тяжесть?
Если несбыточны надежды укрыться от силы тяжести, то не существуешь ли способов хотя бы ослабить тяжесть на земной поверхности?
Казалось бы, простой и ясный закон Ньютона не допускает подобной возможности даже в теории: сила притяжения зависит от массы земного шара, которую мы не в состоянии уменьшить. Однако, это не так.
Речь идет о напряжении тяжести на поверхности нашей планеты, а оно, как известно, зависит не только от массы, но и от разстояния до центра земного шара, т. е. от величины земного радиуса. Если бы могли разрыхлить земной шар настолько, чтобы, увеличившись в объеме, он имел радиус
| Посредством увеличения объема Земли. |
К сожалению, ни современная техника, ни, вероятно, и будущая не в состоянии осуществить ничего подобнаго.
Любопытно, однако, что некогда, — миллионы лет назад, в древния геологическия эпохи, — радиус нашей планеты был действительно больше, нежели теперь; тогда и напряжение тяжести было соответственно слабее. Как утверждают геологи, горы на земном шаре образовались вследствие того, что наша планета, охлаждаясь, уменьшалась в объеме; при этом земная кора сморщивалась, как кожа изсохшаго яблока. Морщины эти и есть горы. Если мысленно расправить все складчатыя горы земного шара, то определится, насколько поверхность нашей планеты некогда была больше, нежели теперь. Этим путем вычислено, что в древнейшую геологическую эпоху (альгонскую) радиус земного шара был на ¼ больше, нежели теперь. Мы знаем, что с удалением от центра напряжение тяжести уменьшается пропорционально квадрату разстояния. Значит, если поверхность земли была тогда в 
— дальше от центра, нежели теперь, то напряжение тяжести должно было измениться в 
раз, т. е. составляло приблизительно 
нынешней силы тяжести. Вы видите, что не всегда тяжесть на Земле была такой, как теперь: миллионы лет тому назад 1 пуд весил на Земле всего около 25-ти фунтов.
К прискорбию, эта «легковесная» эпоха уже не повторится в будущем. Приходится только пожалеть, что человечество не появилось на Земле несколькими миллионами лет ранее, когда проблему межпланетных путешествий можно было бы разрешить легче, нежели теперь...
Механика указывает и другой путь к ослаблению земной тяжести. Этот способ состоит в том, чтобы ускорить быстроту вращения Земли вокруг оси. Уже и теперь центробежная сила, возникающая при вращении земного шара, уменьшает вес всякаго тела на экваторе на 
долю. В соединении с другой причиной (вздутием земного шара у экватора) центробежная сила действует так, что все тела на экваторе весят на 
% меньше, чем близ полюсов.
Паровоз, весящий в Москве 10.000 пудов, становится по прибытии в Архангельск на 10 пудов тяжелее, а в Одессу — настолько же легче. Партия угля в 300.000 пудов, доставленная с Шпицбергена в какой-нибудь экваториальный порт, уменьшилась бы в весе на 1.200 пудов, если бы приемщику пришла фантазия принять груз, пользуясь пружинными весами. Броненосец, весивший в Архангельске 20.000 тонн, становится по прибытии в экваториальныя воды легче на 80 тонн, т. е. почти на 5.000 пудов; но это, конечно, остается неощутительным, так как соответственно легче делаются и все другия тела, не исключая и воды в океане. Всю эту разницу веса похищает, главным образом, центробежная сила; на экваторе она несколько больше, чем в высоких широтах, где точки земной поверхности при вращении Земли описывают гораздо меньшие круги.
Весьма нетрудно доказать, что если бы Земля вращалась в 17 раз быстрее, чем теперь, то центробежная сила на экваторе увеличилась бы в 17 X 17, т. е. почти в 290 раз. Если вы вспомните, что центробежная сила теперь похищает у тел как раз долю их веса, то поймете, что на экваторе такой быстро вращающейся Земли тела совсем не имели бы веса! Стоило бы тогда лишь достичь экватора, чтобы, слегка подпрыгнув здесь, быть отброшенным в мировое пространство. Проблема межпланетных путешествий разрешалась бы крайне просто. А если бы Земля вращалась еще быстрее, то мы становились бы небесными странниками поневоле, так как
| Посредством ускорения вра- щения Земли |
Но в силах ли мы заставить обитаемый нами земной шар вращаться быстрее, нежели теперь? Ведь это значит совершить нечто в роде чуда Иисуса Навина — приказать Солнцу изменить свой (кажущийся) дневной путь по небесному своду!
Многим читателям, без сомнения, приятно будет узнать, что теоретически это вполне в нашей власти. При помощи довольно простого пpиeмa люди могли бы ускорить или, если угодно, замедлить вращение земного шара.
Придется, однако, начать несколько издалека, чтобы объяснить эту возможность.
Вам случалось, вероятно, замечать, что когда, спешa выйти на берег, вы идете по дну причалившей лодки, — она, к немалой досаде вашей, сама отодвигается от берега. Этим неприятным сюрпризом вы обязаны тому закону механики, который называется «законом действия и противодействия». Закон состоит в том, что всякая действующая сила всегда вызывает равную силу противодействия. Что происходит, когда вы идете по дну лодки? Вы отталкиваете свое тело от опоры, по вместе с тем отталкивается назад и сама опора. При ходьбе по неподвижному полу этого не замечается, так как отталкивающее yсилиe уничтожается сопротивлением неподвижной опоры*). Не заметите вы обратнаго перемещения и в том случае, когда лодка очень велика или тяжело нагружена: это потому, что одна и та же сила сообщает различным телам различное движение, в зависимости от их массы — тяжелое тело она перемещает с меньшею скоростью, нежели легкое. Переходя по палубе от кормы к носу, вы отталкиваете ногами все судно назад; но скорость этого перемещения, даже если бы ему не препятствовало трение о воду, была бы ничтожна: она во столько же раз меньше скорости вашего собственнаго перемещения, во сколько раз пароход тяжелее вас самих.
*) Точнее — тут отталкивается назад весь земной шар! Это звучит очень странно, но далее будет объяснено, что именно так и происходит.
Но вернемся к нашей лодке. Представьте себе, что она имеет не удлиненную форму, а форму большой плавающей тарелки, и вообразите, что вы ходите кругом у борта такой круглой лодки. Что при этом произойдет с ней? Догадаться нетрудно: она придет во вращательное движение в обратном направлении, ибо, отталкиваясь ногами, вы, подобно лошади на топчаке, заставляете ее вращаться. Проделав тот же маневр на палубе большого парохода, вы, конечно, не приведете его во вращение: масса такой громады слишком велика по сравнению с массой вашего тела; да и, кроме того, усилие ваших ног должно при этом преодолеть трение погруженной части судна о воду. И все же, теоретически разсуждая, некоторое перемещение достижимо: чем дольше вы будете кружиться по палубе, тем на больший угол повернется пароход. Возможно, что, сделав миллион кругов, вы повернете пароход на некоторую долю градуса... Чем значительнее груз, перемещаемый по палубе, тем бóльшую силу вы затратите на его перемещение, а следовательно, тем сильнее будет и отталкивающее действие. Запрягши слонов в пушки и заставив их в течение многих суток кружиться по палубе, вы добились бы менее ничтожных результатов, чем кружась сами.
Мы подошли, наконец, вплотную к интересующему нас вопросу. Вообразите, что по экватору или по параллельным кругам Земли с востока на запад совершается непрерывное перемещение грузов: мчатся поезда, плывут пароходы, течет вода в каналах и все в одном и том же направлении. Как отразится это на вращении Земли? После всего сказаннаго ответ ясен: Земля сама вращается с запада на восток; перемещение грузов на запад должно сообщить ей добавочное вращение в восточную сторону; следовательно, Земля будет вращаться быстрее. Значить, мы можем сократить продолжительность суток! Теоретически, как видите, это вполне в нашей власти; практически же осуществить это трудно по многим причинам, особенно, за недостатком времени. Вес тех паровозов, пароходов и воды, которые будут перемещаться по земной поверхности, так мал по сравнению с колоссальной массой земного шара, что пройдут тысячи веков, прежде чем длина суток изменится хотя бы на ничтожную долю секунды. А ведь нам нужно сократить сутки в 17 раз!
Впрочем, если бы выполнение подобнаго проекта и оказалось по силам человечеству, то, вращаясь столь быстро, земной шар под действием огромной центробежной силы расплющился бы в диск (в плоскости своего экватора), а быть может, даже еще ранее разлетелся бы на части, как черезчур быстро заверченный жернов *). Возможность путешествовать в межзвездных пространствах была бы приобретена слишком дорогой ценой...
*) Астрономы предполагают, что некогда Земля наша уже имела подобную скорость вращешя, опасную для ея целости. Сутки длились в ту эпоху всего несколько часов. И тогда от раскаленнаго шара, каким была наша Земля в те отдаленныя времен, — шара, более крупнаго, нежели теперь, — оторвалась значительная часть материи и унеслась в мировое пространство. Наша Луна есть не что иное, как эта оторвавшаяся материя, собравшаяся в шар и затвердевшая при остывании. (См. книгу проф. Р. Болла «Века и Приливы»).
в началоназад