Вопреки тяжести. — На волнах света
Из трех мыслимых способов борьбы с тяготением мы разсмотрели и отвергли два: способ защиты от тяготения и способ ослабления земной тяжести. Мы убедились, что ни тот, ни другой не дают человечеству надежды успешно разрешить заманчивую проблему межпланетных полетов. Безплодны всякия попытки укрыться от силы тяготения; безнадежно стремление ослабить напряжение тяжести. Остается только одно: искать средство преодолеть тяготение и покинуть нашу планету, с ея материками, морями и воздушным океаном, — вопреки ея притяжению.
Проектов подобнаго рода существует несколько. Для умов, практически настроенных, они, без сомнения, интереснее всяких других, так как их авторы не измышляют никаких фантастических веществ, в роде «экрана тяготения», не предлагают переделать земной шар, не тщатся разделить славу Иисуса Навина, мечтая изменить вращение Земли.
Забегая вперед, я позволяю себе заинтриговать нетерпеливаго читателя сообщением, что один из проектов типа «вопреки тяжести» имеет шансы осуществиться в более или менее недалеком будущем.
Самый юный проект разсматриваемой категории предлагает воспользоваться для межпланетных перелетов давлением световых лучей. Лицам, мало знакомым с физикой, должно казаться невероятным, чтобы нежные, невесомые лучи
| Лучевое давление |
В посмертной работе своей о световом давлении проф. П. Н. Лебедев писал:
«Давление волнующейся жидкости на препятствия, задерживающия распространение волн, легко наблюдать, если во время купания (в ванне или в пруде) ритмическим движением руки возбуждать волны и заставлять их отражаться от плавающаго тела (бруска дерева): как только волны дойдут до бруска и начнут от него отражаться, так тотчас же брусок начинает двигаться с заметною скоростью в направлении распространения волн. Если на поверхности воды плавают мелкие предметы (например, опилки), которые волн не задерживают, то легко видеть, что волны двигают их вверх и вниз, но не увлекают с собою, и что, следовательно, движение плавающаго тела обусловлено только силами падающих на него волн, а не движением самой жидкости».
Всякое светящееся тело — будь то свеча на вашем столе, электрическая лампа, раскаленное солнце или даже темное тело, испускающее невидимые, так наз. «тепловые» лучи -давит своими лучами на озаряемыя им тела. П. Н. Лебедеву удалось измерить силу давления, оказываемаго солнечными лучами на освещаемые ими земные предметы: в мерах веса она составляет около ½ миллиграмма для площади в квадратный метр. Если умножить полмиллиграмма на число квадратных метров озаряемой Солнцем половины земного шара, мы получим весьма внушительный груз: 600 миллионов пудов!
Такова величина силы, с которой Солнце, давлением своих лучей, постоянно отталкивает нашу планету. Взятая сама по себе, эта сила огромна; она подавляет воображение. Но в миpе все относительно, и если сравнить ее с величиною солнечнаго притяжения, то окажется, что сила в 600 миллионов пудов не может иметь ни малейшаго влияния на движение земного шара, ибо она в 50 миллионов раз слабее силы солнечнаго притяжения! Далекий Сириус, от котораго свет странствует к нам 10 лет, притягивает Землю как раз с такою силою — 600 миллионов пудов — между тем, наша планета совершенно не чувствует этого!
Однако, чем меньше тело, тем бóльшую долю силы притяжения составляет сила светового давления. И вы поймете почему это, если вспомните, что притяжение пропорционально массе тела, световое же давление пропорционально его поверхности. Уменьшите мысленно земной шар вдвое по диаметру: объем, а следовательно и масса, уменьшатся в 2 X 2 X 2 = 8 раз, поверхность же уменьшится только 2 X 2 = 4 раза; вы видите, что притяжение ослабело более значительно, чем световое давление. Уменьшите Землю еще вдвое — получится снова выгода в пользу светового давления.
Если вы будете продолжать и далее такое уменьшение, т. е. будете достаточно долго длить это неравное состязание кубов с квадратами, то в конце концов дойдете до таких мелких частиц, для которых световое давление, наконец, сравняется с притяжением. Подобная частица уже не будет притягиваться Солнцем — притяжение
| Солнечное притяжение и солнечное отталкивание |
Читатель узнает ниже, что достаточно сообщить телу секундную скорость в десять верст, чтобы отослать его с земной поверхности в глубь межпланетнаго пространства. Значит, если ничтожная земная пылинка очутится почему-либо за пределами атмосферы, она тотчас же будет подхвачена световым давлением и увлечется им в мировое пространство, навсегда покинув породившую ее Землю. Она будет мчаться с возрастающей скоростью *) все далее и далее к окраинам нашей солнечной системы, пересекая орбиты астероидов, Юпитера и т. д. При скорости 500 верст в секунду микроскопическая пылинка в одни сутки пролетит путь, равный поперечнику земной орбиты; а через две недели она будет уже у крайней границы солнечной системы.
*)Возрастание скорости происходит вследствие непрерывного действия силы отталкивания (скорость накопляется, так как к прежней скорости ежесекундно присоединяется новая. Но в данном случае это возрастание скорости, как показывают теоретические изыскания, имеет предел, равный 8.000 верст в секунду
 Опыт, наглядно обнаруживающий давление световых лучей. Легкия пылинки плауноваго семени в пустой трубке заметно отклоняются под давлением сосредоточеннаго пучка лучей, в то время как более тяжелыя частицы наждачнаго порошка падают отвесно. |
Два американских ученых — Никольс и Гулл, изучавшие этот вопрос одновременно с П. Н. Лебедевым, произвели следующий чрезвычайно поучительный опыт. В абсолютно пустую стеклянную трубку, имеющую перехват, как в песочных часах, они насыпали смесь прокаленнаго плауноваго семени и наждачнаго порошка. Прокаленныя и, следовательно, превращенныя в уголь плауновыя пылинки необычайно малы и легки: они не более 0,002 миллиметра в поперечнике и в десять раз легче воды. Поэтому, если направить на них сильный свет, сосредоточенный помощью зажигательнаго стекла*), то можно ожидать, что эти пылинки будут отталкиваться световыми лучами. Так действительно и происходило в опыте: когда смесь пересыпалась сквозь шейку перехвата, то направленный сюда свет (вольтовой дуги) отталкивал пылинки плауноваго семени, между тем как более тяжелыя частицы наждачнаго порошка падали отвесно.
*)Сосредоточенный пучок лучей, естественно, должен оказывать болеe сильное давление, нежели обыкновенный.
Загадочная особенность кометных хвостов, словно отталкиваемых Солнцем, объясняется, вероятно, именно лучевым давлением. Точно так же могут отталкиваться лучами Солнца легкия микроскопические зародыши бактерий, если они очутятся в верхних, крайне разреженных слоях земной атмосферы.
Мельчайшия бактерии счастливее человека: оне могут отдаваться увлекающему действию солнечных лучей и уноситься с невообразимой быстротой в безграничный простор вселенной...
Но не может ли и человек воспользоваться тою же силою для межпланетных путешествий? Для этого
| По способу мельчай- ших бактерий. |
Автор одного астрономическаго романа перенес своих героев на Венеру и другия планеты именно в подобном снаряде. Его герои соорудили каюту из легчайшего материала, снабженную огромным, но легким зеркалом, которое можно было поворачивать наподобие паруса. Помещая зеркало под различными углами к солнечным лучам, пассажиры небеснаго корабля смотря по желанию, либо усиливали, либо ослабляли отталкивающее действие света, либо же совсем сводили его на нет, всецело отдаваясь притягательной силе. Они плавали взад и вперед по океану вселенной, посещая одну планету за другой.
В романе все это выходит правдоподобно и заманчиво. Но увы! Точный учет безжалостно разрушает эту мечту, не оставляя и тени надежды на осуществление подобнаго проекта. Вычисление показывает, что зеркальная поверхность, площадью в один квадратный метр, должна весить всего два грамма, чтобы быть увлеченной в мировое пространство силою светового давления со скоростью сотен верст в секунду. Если бы этот металлический лист был сделан из серебра, то чтобы придать ему такой ничтожный вес — 2 грамма — нужно было бы расплющить его до толщины одной десятитысячной доли миллиметра. Огромный фолиант, содержащий десять тысяч таких страниц, имел бы в толщину всего один миллиметр! Золото (но не серебро) мы можем, правда, расплющить именно до такой толщины — но беда в том, что столь тонкиe металлические листочки становятся до некоторой степени прозрачными для лучей света, и, следовательно, лучевое давление на них значительно ослабевает...
Но допустим даже, что техника преодолела это препятствие. Пусть в нашем распоряжении имеется сплав даже вдесятеро легче золота, который расплющивается до толщины в одну десятитысячную миллиметра, сохраняя при том способность полностью отражать лучи света. Какой же величины понадобилось бы зеркало из этого металла, чтобы под ударами световых лучей оно могло унести в мировое пространство каюту с пассажирами и всеми необходимыми припасами?
| Несбыточныя надежды |