Силы тяготѣнiя.
Проф. О. Лоджа *).
«Силы тяготѣнiя между небольшими телами незначительны и далеко превосходятся магнитными. Дѣйствительно, притяженiе между тѣлами опредѣленной малости можетъ быть болѣе чѣмъ уравновѣшено даже давленiемъ, возникающимъ вслѣдствiе ихъ взаимнаго излученiя, несмотря на то, что это давленiе почти безконечно мало. Отсюда слѣдуетъ, что достаточно малыя тѣла любой температуры отталкиваютъ другъ друга (если только они не заключены въ оболочку постоянной температуры, гдѣ лучистое давленiе на нихъ со всѣхъ сторонъ одинаково).
«Размѣры, при которыхъ лучистое отталкиванiе перевѣшиваетъ тяготѣнiе, въ случаѣ двухъ равныхъ шаровъ, зависятъ отъ температуры шаровъ и отъ ихъ плотности; по даннымъ проф. Пойнтинга, при обыкновенной, привычной для насъ температурѣ — скажемъ, при 16° Ц. — равенство этихъ двухъ силъ для двухъ деревянныхъ шаровъ, расположенныхъ въ пространствѣ, достигается тогда, когда каждый шаръ имѣетъ дiаметръ приблизительно въ одинъ футъ. Для тѣлъ меньшихъ размѣровъ или болѣе горячихъ лучистое отталкиванiе пересиливаетъ взаимное тяготѣнiе; отталкиванiе это возрастаетъ пропорцiонально четвертой степени абсолютной температуры тѣлъ.
*) «Мiровой эфиръ», гл. IX
«Притягательная сила тяготѣнiя между молекулами чрезвычайно мала; между двумя атомами или двумя электронами она настолько мала, что ею можно пренебречь, хотя бы разстоянiе между ними и не выходило изъ предѣловъ размѣра молекулы.
«Напримѣръ, два атома, допустимъ, золота, на молекулярномъ разстоянiи притягиваютъ другъ друга вслѣдствiе тяготѣнiя съ силой порядка
Сила эта не могла бы произвести никакого замѣтнаго ускоренiя.
«Взаимное тяготѣнiе двухъ электроновъ на томъ же разстоянiи составляетъ одну сорокъ-тысячъ-миллiонную долю этой силы, и потому можно было бы подумать, что имъ совершенно слѣдуетъ пренебречь. А между тѣмъ, отъ совокупнаго притяженiя мирiадъ такихъ тѣлъ происходитъ результирующая сила тяготѣнiя, замѣтная на разстоянiяхъ въ миллiоны миль. Сила эта не только замѣтна, но величину ея нужно признать прямо-таки ужасной.
«Когда дѣло идетъ о тѣлахъ астрономическихъ размѣровъ, сила тяготѣнiя перевѣшиваетъ всѣ другiя силы; и всѣ электрическiя и магнитныя притяженiя въ сравненiи с нею падаютъ до полнаго ничтожества».
*) Дина — немного болѣе одного миллиграмма (1/981 грамма).
Къ главѣ IV.
Теорiи тяготѣнiя.
(По С. Арренiусу и А. Пуанкаре).
«Всѣ сделанныя попытки объяснить силу тяжести, какъ результатъ движенiя въ средѣ, находящейся между тѣлами, наталкиваются на то затрудненiе, что тяжесть безпрепятственно проходитъ сквозь тѣла, какъ бы велики и плотны они ни были — пишетъ Арренiусъ *). Такъ, напримѣръ, притяженiе Солнца дѣйствуетъ на частицу, лежащую въ центрѣ Земли, сквозь всѣ промежуточные слои. А такъ какъ дѣйствiе силы должно состоять въ какомъ-нибудь измѣненiи движенiя тѣла, подвергающагося ея влiянiю, то необходимо принять, — что частица, лежащая позади другой, подверженной той же силѣ, по крайней мѣрѣ отчасти закрыта отъ этого влiянiя. Поэтому на соединительной линiи между частицею въ центръ Земли и любою частицею на Солнцѣ не должна была бы лежать ни одна изъ безконечно большого числа тяжелыхъ частицъ верхнихъ слоевъ Земли. Значитъ, необходимо предположить, что частицы, на которыя дѣйствуетъ сила тяжести, имѣютъ безконечно малое протяженiе и должны считаться математическими точками. Физически этотъ взглядъ немыслимъ. Точно также невозможно представить себѣ, чтобы математическiя точки могли возмущать движенiе. Удивительно, что та самая сила природы, которую мы точнѣе всего можемъ проследить посредствомъ вычисленiя, въ физическомъ отношенiи представляетъ величайшую загадку.
*) Арренiусъ. «Физика неба».
«Если тяжесть возкикаетъ вслѣдствiе движенiя въ промежуточной средѣ, то естественно думать, что она не можетъ дѣйствовать мгновенно, а должна требовать извѣстнаго времени для того, чтобы достигнуть отъ притягивающаго тѣла къ притягиваемому. Очевидно, въ этомъ случаѣ воздѣйствiе на движущееся тѣло не будетъ тѣмъ, какое можно вычислить на основанiи его начальнаго положенiя. Точно такимъ же образомъ мы видимъ звѣзду, удаленную на разстоянiе одного свѣтового года, не тамъ, гдѣ она находится въ настоящее время, а тамъ, гдѣ она находилась годъ тому назадъ. Такимъ образомъ, если бы, напримѣръ, распространенiе дѣйствiя тяжести отъ Солнца къ Землѣ происходило въ t секундъ, то дѣйствiе тяжести въ опредѣленный моментъ времени нужно было бы вычислить не по дѣйствительному положенiю Земли въ тотъ моментъ, но по ея положенiю на t секундъ раньше. Несмотря на то, что астрономическiя измѣренiя производятся особенно точно и что скорость распространенiя тяжести, которая превышала бы скорость свѣта въ 1.000.000 разъ, легко могла бы быть открыта, не найдено ни малѣйшаго слѣда подобнаго влiянiя. Поэтому дѣйствiе тяготѣнiя, надо думать, распространяется въ пространствѣ съ безконечной скоростью, — что столь же трудно понять».
Чтобы дать представление о трудностяхъ, къ которыми сталкиваются всѣ попытки создать механическую теорiю тяготѣнiя, остановимся на двухъ гипотезахъ — Лесажа и Томазина. Знаменитый математикъ Анри Пуанкаре*) излагаетъ ихъ такъ:
*) Пуанкаре. «Наука и методъ».
«Допустимъ, что въ межпланетныхъ пространствахъ циркулируютъ во всѣхъ направленiяхъ и съ очень большими скоростями весьма мелкiя корпускулы. Тѣло, уединенное въ пространствѣ, не будетъ, повидимому, испытывать на себѣ влiянiя ударовъ этихъ корпускулъ, такъ какъ эти удары распредѣляются по всѣмъ направленiямъ. Но если налицо находятся два тѣла А и В, то тѣло В будетъ играть роль экрана и пересѣчетъ путь части тѣхъ корпускулъ, которыя при отсутствiи экрана ударяли бы въ А. Тогда удары, полученные А въ направлѣнiи, притивоположномъ направленiю В, не встрѣтятъ болѣе отпора съ обратной стороны, или будутъ недостаточно уравновѣшены, — и они оттолкнутъ А къ В.
«Такова теорiя Лесажа; мы разсмотримъ ее съ точки зрѣнiя обыкновенной механики. Какимъ образомъ должны происходить удары, предусматриваемые этой теорiей? Въ согласiи ли съ законами абсолютно упругихъ тѣлъ или съ законами тѣлъ, лишенныхъ упругости, или же согласно какому-нибудь промежуточному закону? Корпускулы Лесажа не могутъ вести себя, какъ абсолютно упругiя тѣла; иначе эффектъ свелся бы къ нулю, потому что корпускулы, перехваченныя тѣломъ В, были бы замѣнены другими, отскочившими отъ В, и подсчетъ показываетъ, что компенсацiя была бы полной.
«Необходимо, слѣдовательно, чтобы корпускулы отъ удара теряли энергiю и чтобы эта энергiя возстановлялась въ формѣ теплоты. Но каково же количество теплоты, произведенное такимъ образомъ? Замѣтимъ, что притяженiе проникаетъ черезъ тѣла. Слѣдовательно, необходимо представить себѣ, напримѣръ, Землю не въ видѣ полнаго экрана, а въ видѣ тѣла, составленнаго изъ очень большого числа чрезвычайно малыхъ сферическихъ молекулъ, изъ которыхъ каждая играетъ роль экрана, но между которыми корпускулы Лесажа могутъ свободно циркулировать. Такимъ образомъ, Земля не только не есть полный экранъ, но не играетъ даже роли процѣживающаго сосуда, ибо пустоты занимаютъ въ ней больше мѣста, чѣмъ заполненныя пространства*). Для поясненiя напомнимъ, что притяженiе, какъ показалъ Лапласъ, проходя черезъ Землю, не ослабляется и на одну десяти-миллiонную долю и что доказательство Лапласа не оставляетъ ничего желать. Въ самомъ дѣлѣ, если бы притяженiе поглощалось тѣлами, черезъ которыя оно проходитъ, оно не было бы уже пропорцiонально массамъ; оно было бы относительно слабѣе для крупныхъ, чѣмъ для малыхъ тѣлъ, такъ какъ въ первомъ случаѣ ему нужно было бы проходить черезъ бóльшую толщу. Притяженiе Земли къ Солнцу было бы слѣдовательно, относительно слабѣе, чѣмъ притяженiе Луны къ Солнцу, а отсюда вытекало бы для движенiя Луны весьма значительное неравенство**). Мы должны поэтому заключить, если принимаемъ теорiю Лесажа, что совокупная поверхность сферическихъ молекулъ, образующихъ Землю, составляетъ, самое большое, одну десятимиллiонную часть всей поверхности Земли».
*) «Какъ туча насѣкомыхъ задерживаетъ лишь ничтожное количество свѣта, такъ и въ облачкѣ атомовъ застреваетъ ничтожное число корпускулъ» — писалъ Лесажъ. Я. П.
**) См. ниже — пpибавленiе 4-е на стр. 93.
Исходя изъ этихъ соображенiй, Пуанкаре дѣлаетъ подсчетъ того количества тепла, которое должны были бы сообщить земному шару воображаемые корпускулы Лесажа. Оказывается, что «это количество достаточно для поднятiя температуры Земли на 1020 градусовъ въ секунду; Земля получала бы въ определенный промѣжутокъ времени въ 1020 разъ больше теплоты, чѣмъ излучаетъ Солнце въ то же время: я имѣю при этомъ въ виду не ту теплоту, которую Солнце отдаетъ Землѣ, а ту, которую оно испускаетъ по всѣмъ направленiямъ. Очевидно, Земля не могла бы долго выдерживать подобный режимъ».
«Можно измѣнить теорiю Лесажа, — продолжаетъ Пуанкаре. — Откажемся отъ корпускулъ и вообразимъ, что эфиръ прорѣзывается по всѣмъ направленiямъ свѣтовыми волнами, исходящими изъ всѣхъ точекъ пространства. Когда матерiальный предметъ воспринимаетъ свѣтовую волну, эта послѣдняя оказываетъ на него механическое дѣйствiе, совершенно такъ, какъ будто этотъ предметъ получилъ ударъ отъ матерiальнаго ядра. Волны, о которыхъ идетъ рѣчь, могутъ такимъ образомъ играть роль корпускулъ Лесажа. Такое именно допущенiе дѣлаетъ, напримѣръ, Томазина.
«Но затрудненiя этимъ не устраняются. Скорость распространенiя не можетъ быть иной, чѣмъ скорость свѣта, а въ такомъ случаѣ мы получаемъ для сопротивленiя среды недопустимую величину. Кромѣ того, если свѣтъ отражается цѣликомъ, то эффектъ, какъ и при гипотезѣ совершенно упругихъ корпускулъ, равенъ нулю. Для того, чтобы имѣло мѣсто притяженiе, необходимо, чтобы свѣтъ частью поглощался; но въ этомъ случаѣ происходить образованiе теплоты. Вычисленiя здѣсь, по существу, не отличаются отъ тѣхъ, къ которымъ приводить теорiя Лесажа, а результатъ сохраняетъ тотъ же фантастическiй характеръ.
«Съ другой стороны, притяженiе не поглощается или лишь чрезвычайно мало поглощается тѣлами, черезъ которыя оно проходить; нельзя сказать того же о свѣтѣ, который намъ знакомъ. Свѣтъ, который породилъ бы ньютоновское притяженiе, долженъ былъ бы значительно отличаться отъ обыкновеннаго свѣта; онъ долженъ былъ бы имѣть, напримѣръ, очень короткую длину волны. Не говоримъ уже о томъ, что, если бы наши глаза были чувствительны къ такого рода свѣту, то все небо должно было бы казаться болѣе блестящимъ, чѣмъ Солнце, такъ что Солнце обозначалось бы на немъ въ видѣ чернаго пятна, — иначе оно насъ отталкивало бы вмѣсто того, чтобы притягивать. По всѣмъ этимъ основанiямъ тотъ свѣтъ, съ помощью котораго можно было бы объяснить притяженiе, долженъ былъ бы гораздо болѣе приближаться къ Х-лучамъ Рентгена, чѣмъ къ обыкновенному свѣту.
«Да и Х-лучей было бы недостаточно. Какъ бы ни была велика ихъ способность проникновенiя, эти лучи не могутъ пройти Землю насквозь. Остается, слѣдовательно, вообразить лучи X', болѣе проникающiе, чѣмъ обыкновенные лучи X. Далѣе, часть энергiи этихъ лучей X' должна разрушаться, — иначе не было бы притяженiя. Если мы не хотимъ допустить, что эта энергiя превращается въ теплоту — количество теплоты было бы въ такомъ случаѣ огромно, — то надо допустить, что она распространяется во всѣ стороны въ формѣ вторичныхъ Х'' лучей, которые должны быть еще болѣе проникающими, чѣмъ X' лучи, такъ какъ иначе они, въ свою очередь, нарушили бы явленiе притяженiя.
«Вотъ тѣ сложныя гипотезы, къ которымъ мы приходимъ, если желаемъ сделать жизненной теорiю Лесажа.
Межпланетный дирижабль Курта Лассвица.
Въ связи съ взглядомъ на тяготѣнiе, какъ на нѣкiй родъ лучистой энергiи, небезынтересно упомянуть объ идеѣ межпланетныхъ перелетовъ, высказанной покойнымъ нѣмецкимъ беллетристомъ и ученымъ Куртомъ Лассвицемъ въ романѣ «На двухъ планетахъ» (Землѣ и Марсѣ). Если Уэльсъ ищетъ способа избавиться отъ тяготѣнiя, заслонившись экраномъ, непроницаемымъ для этой силы, то Лассвицъ предлагаешь избавиться отъ ея дѣйствiя противоположнымъ способомъ, а именно — заставляя силу тяготѣнiя проходить сквозь тѣло, не дѣйствуя на него. Короче говоря: онъ предлагаетъ сделать тѣло абсолютно проницаемымъ для тяготѣнiя, и слѣдовательно — неподверженнымъ ему. Онъ приписываетъ открытiе такого «дiабарическаго» вещества жителямъ Марса, которымъ будто бы и удалось, благодаря этому, устроить снарядъ для перелетовъ въ мiровомъ пространствѣ. Романистъ пишетъ:
«Марсiане открыли, что сила тяготѣнiя, подобно свѣту, теплотѣ и электричеству, пробѣгаетъ черезъ мiровое пространство и черезъ тѣла въ формѣ волнообразныхъ колебанiй. Но если лучистая энергiя, которую мы наблюдаемъ въ формѣ свѣта, тепла и электричества, имѣетъ скорость 300.000 километровъ въ секунду, то скорость силы тяготѣнiя въ миллiонъ разъ больше. По сдѣланному марсiанами вычисленiю, сила тяготѣнiя пробѣгаетъ мiровое пространство со скоростью 300.000 миллiоновъ километровъ въ секунду; скорость эта относится, слѣдовательно, къ скорости свѣта приблизительно такъ же, какъ послѣдняя относится къ скорости звука. Такимъ образомъ, путь отъ Солнца до Земли сила тяготѣнiя совершаетъ въ одну пятисотую долю секунды; неудивительно, что астрономамъ Земли не удалось установить дѣйствительную скорость силы тяготѣнiя, о существованiи которой они, во всякомъ случаѣ, догадывались.
«Тѣло, не пропускающее сквозь себя свѣтовыхъ волнъ, мы называемъ непрозрачнымъ; если бы оно совершенно пропускало ихъ, оно стало бы абсолютно прозрачнымъ, и мы видѣли бы его такъ же мало, какъ воздухъ. Тѣло, которое пропускаетъ сквозь себя тепловыя волны, остается холоднымъ; чтобы нагрѣться, оно должно воспринять эти волны, поглотить ихъ. То же самое, какъ это открыли марсiане, происходитъ и относительно тяготѣнiя. Тѣлá становятся тяжелыми вслѣдствiе того, что поглощаютъ волны тяготѣнiя.
«Тѣлá только тогда взаимно притягиваются, когда они не пропускаюсь сквозь себя исходящiя изъ каждаго нихъ волны тяготѣнiя. Но разъ тѣло создано такъ, что оно не воспринимаетъ лучей тяготѣнiя планеты или Солнца, а свободно пропускаетъ ихъ черезъ себя, то оно не подвержено силѣ притяженiя, оно не имѣетъ тяжести, оно становится «дiабарическимъ» — пропускающимъ черезъ себя тяжесть и потому не имѣющимъ ея.
«Такимъ образомъ получалась возможность регулировать свой полетъ черезъ мiровое пространство, помѣщаясь для этого въ дiабарическое тѣло и увеличивая и уменьшая отсутствiе вѣса въ немъ; чтобы управлять полетомъ, приходилось надлежащимъ образомъ пользоваться притяженiемъ планетъ и Солнца, самый же шаръ долженъ былъ, разумѣется, имѣть известную скорость».
Согласно Лассвицу, шаровая оболочка, сдѣланная изъ вещества, «прозрачнаго» для лучей тяготѣнiя, сама по себѣ должна быть невесома. Правда, романистъ упустилъ изъ виду, что такая оболочка не можетъ защитить отъ тяготѣнiя тѣ предметы, которые въ этой оболочкѣ заключаются. Но это почти ничего не мѣняетъ. Вѣсомое тѣло, заключенное внутри снаряда, свободнаго отъ тяготѣнiя, должно получать отъ силы тяжести извѣстное ускоренiе, которое передается и всему снаряду: снарядъ падаетъ — но скорость этого паденiя во столько разъ меньше обычной скорости, во сколько разъ масса вѣсомыхъ частей снаряда меньше совокупной массы всей системы. Если масса всего снаряда въ 100 разъ превышаетъ массу заключенныхъ въ немъ вѣсомыхъ предметовъ, то ускоренiе, которое снарядъ прiобрѣтаетъ подъ дѣйствiемъ тяжести, будетъ въ 100 разъ меньше нормальнаго. Такое тѣло легче отослать въ межпланетное пространство, нежели обыкновенное.
Съ этой стороны идея Лассвица, пожалуй, выдерживаетъ критику. Но по существу это не болѣе, чѣмъ фантазiя, потому что лежащее въ ея основѣ представленiе о силѣ тяготѣнiя, какъ о нѣкоторомъ видѣ лучистой энергiи, совершенно несостоятельно.
Затменiя Луны и поглощенiе тяготѣнiя.
Въ самое послѣднее время астрономами производятся изслѣдованiя съ цѣлью обнаружить, не наблюдается ли частичнаго поглощенiя тягогѣнiя въ томъ случаѣ, когда на пути дѣйствiя этой силы помѣщается какое-либо небесное тѣло. Въ 1909 г. проф. Зеелигеръ указалъ, что наиболѣе удобнымъ предметомъ для такихъ изысканiй является наша Луна: въ моментъ луннаго затменiя она бываетъ частью или полностью заслонена отъ Солнца земнымъ шаромъ, такъ что исходящая отъ Солнца и Луны сила взаимнаго притяженiя должна проходить сквозь толщу Земли. Если бы сила тяготѣнiя при этомъ прохождении частью поглощалась, то такое ослабленiе ея должно было бы отразиться на движенiи Луны. А такъ какъ въ движенiи нашего спутника давно замѣчены неправильности, которыя до сихъ поръ не удавалось объяснить, то естественно возникаетъ вопросъ: не обусловлены ли эти «лунныя неравенства» отчасти именно поглощенiемъ силы солнечнаго притяженiя при прохожденiи ея черезъ земной шаръ въ моменты лунныхъ затменiй?
Мюнхенскiй университетъ объявилъ премiю за сочиненiе, посвященное этому вопросу.
Въ 1911--1912 г.г. появились двѣ работы на эту тему (Боттлингера и де-Ситтера), выяснившiя, что по крайней мѣрѣ часть необъяснимыхъ прежде уклоненiй въ движенiи Луны могла бы быть удовлетворительно объяснена гипотезой поглощенiя тяготѣнiя.
Работа погруженiя въ «тѣнь тяготѣнiя».
Разсмотримъ случай, при которомъ работа погруженiя вѣсомаго тѣла въ полную тѣнь тяготѣнiя можетъ быть вычислена наиболѣе простымъ путемъ. Это тотъ случай, когда «тѣнь тяготѣнiя» простирается въ безконечность, — напр., вслѣдствiе того, что «экранъ тяготѣнiя» сплошь покрываетъ половину поверхности планеты. На прилагаемомъ чертежѣ изображена въ разрѣзѣ часть планеты (допустимъ — Земли), покрытой экраномъ тяготѣнiя (жирная черная линiя), который отбрасываетъ простирающуюся въ безконечность полную «тѣнь тяготѣнiя» (заштрихованная часть).
Пусть требуется перенести гирю въ 1 килограммъ изъ точки А земной поверхности въ точку В, находящуюся въ предѣлахъ тѣни тяготѣнiя. Для опредѣленiя величины совершаемой при этомъ работы представимъ себѣ, что перемѣщенiе гири изъ А въ В выполняется въ три прiема, именно:
1) Сначала гиря переносится изъ точки А земной
 Планета, покрытая «экраномъ тяготѣнiя», который отбрасываетъ тѣнь тяготѣнiя, простирающуюся въ безконечность. |
2) Затѣмъ, по окружности безконечно-большого радiуса, перемѣщаютъ гирю въ область тѣни тяготѣнiя;
3) наконецъ, — гирю, находящуюся въ тѣни тяготѣнiя и, слѣдовательно, невѣсомую, перемѣщаютъ вдоль тѣни внизъ, къ точкѣ В.
Въ результатѣ такого мысленнаго движенiя гиря оказывается перенесенной изъ А въ В. Теперь опредѣлимъ расходъ энергiи, связанный съ этимъ перемѣщенiемъ. На путяхъ 2-мъ и 3-мъ перемѣщенiе гири совершается безъ всякой затраты работы противъ силы тяготѣнiя, ибо гиря въ этихъ частяхъ пути невѣсома (на пути 2-мъ — вслѣдствiе безконечнаго удаленiя отъ притягивающаго центра, а на пути 3-мъ — вслѣдствiе защиты непроницаемаго экрана). Значитъ, работа совершалась лишь на пути 1-мъ, при перенесенiи гири съ Земли въ безконечность. А такъ какъ во всякомъ центральномъ силовомъ полѣ работа не зависитъ отъ длины и формы пути, по которому перемѣщается тѣло, то отсюда слѣдуетъ, что
работа погруженiя тѣла, на поверхности Земли, въ полную тѣнь тяготѣнiя равна работѣ перенесения того же тѣла въ бесконечно удаленную точку.
Работа перемѣщенiя вѣсомаго тѣла изъ данной точки силового поля въ безконечность носитъ названiе «потенцiала» въ соотвѣтствующей точкѣ и легко можетъ быть вычислена. «Потенцiалъ» массы въ 1 килограммъ на поверхности земного шара равенъ (въ круглыхъ числахъ) 6.370.000 килограммометровъ. Слѣдовательно, для погруженiя одного килограмма въ полную тѣнь тяготѣнiя, на поверхности Земли, надо затратить 170.000 килограммометровъ работы.
Къ главѣ VIII.
Давленiе внутри пушечнаго ядра.
Для читателей, которые пожелали бы проверить расчеты, упомянутые въ главѣ VIII, приводимъ здѣсь эти несложныя вычисленiя.
Для расчетовъ намъ придется пользоваться лишь двумя формулами ускореннаго движенiя, именно:
1) Скорость v въ концѣ t-ой секунды равна at, гдѣ a — ускоренiе:
2) Пространство S, пройденное въ теченiе t секундъ опредѣляется формулой:
По этiмъ формуламъ легко опредѣлить (приблизительно) ускоренiе движенiя ядра, когда оно скользило въ каналѣ грандiозной Жюль-Верновой пушки.
Намъ извѣстна изъ романа длина пушки — 210 метровъ: это и есть пройденный тѣломъ путь S. Романистъ сообщилъ намъ и скорость ядра у выхода изъ орудiя: 16.000 метровъ. Данныя эти позволяютъ намъ опредѣлить прежде всего величину t — продолжительность движенiя снаряда въ каналѣ орудiя (разсматривая это движенiе, какъ pавномѣpно-ускоpенное) Въ самомъ дѣлѣ:
Итакъ, оказывается, что ядро скользило внутри пушки всего 1/40 секунды.
Подставивъ t =
в формулу v=аt, имѣем
, откуда a =640000 метровъ.
Значитъ, ускоренiе ядра при движенiи въ каналѣ = 640000 метровъ въ секунду, т. е. въ 64000 разъ больше ускоренiя силы тяжести!
Какой же длины должна быть пушка, чтобы это ускоренiе было всего въ 20 разъ больше ускоренiя тяжести (т. е. равнялось двумстамъ метрамъ)?
Это задача, обратная той, которую мы только что рѣшили. Данныя: а = 200 метровъ; v = 11 000 метровъ (при отсутствiи сопротивления атмосферы такая скорость достаточна).
Изъ формулы v=аt имѣемъ: 11 000=200t, откуда t=55 секундамъ.
Изъ формулы 
получаемъ, что длина пушки должна равняться 
метровъ, т. е. круглымъ счетомъ около 300 верстъ.
Къ главѣ IX.
«Ракета» Цiолковскаго.
Идея реактивнаго аппарата для межпланетныхъ полетовъ далека еще не только отъ практическаго осуществленiя, но даже отъ теоретическаго воплощенiя въ какой-либо конкретной формѣ. Однако, чтобы дать наглядный примѣръ одной изъ возможныхъ формъ осуществленiя основного принципа, привожу набросанный К. Э. Цiолковскимъ схематическiй чертежъ проектируемаго имъ снаряда и краткое, составленное имъ же, поясненiе.
«Снарядъ имѣетъ снаружи видъ безкрылой птицы, легко разсѣкающей воздухъ. Большая часть внутренности снаряда занята двумя веществами въ жидкомъ состоянiи: водородомъ и кислородомъ. Обѣ жидкости раздѣлены перегородкой и соединяются между собой только мало-по-малу. Остальная часть камеры, меньшей вмѣстимости, назначена для помѣщенiя наблюдателя и разнаго рода аппаратовъ, необходимыхъ для сохраненiя его жизни, для научныхъ наблюденiй и для управленiя Ракетой. Водородъ и кислородъ, смѣшиваясь въ узкой части постепенно расширяющейся трубы (въ родѣ духового музыкальнаго инструмента), соединяются химически и образуютъ водяной паръ при страшно высокой температурѣ. Онъ имѣетъ огромную упругость и вырывается изъ широкаго отверстiя трубы съ ужасающею скоростью по направленiю трубы или продольной оси камеры. Направленiе давленiя пара и направленiе полета снаряда прямо противоположны».
 Труба А и камера В изъ прочнаго тугоплавкаго металла покрыты внутри еще болѣе тугоплавкимъ матерiаломъ, — напр., вольфрамомъ. С и D — насосы, накачивающiе жидкiй кислородъ и водородъ въ камеру взрыванiя B. «Ракета» еще имѣетъ вторую наружную тугоплавкую оболочку. Между обѣими оболочками есть промежутокъ FFF, въ который устремляется испаряющiйся жидкiй кислородъ въ видѣ очень холоднаго газа; онъ препятствуетъ чрезмерному нагрѣванiю обѣихъ оболочекъ отъ тренiя при быстромъ движенiи «Ракеты» въ атмосферѣ. Жидкiй кислородъ и такой же водородъ раздѣлены другъ отъ друга непроницаемой оболочкой (не изображенной на черт). I — труба, отводящая испаренный холодный кислородъ въ промежутокъ между двумя оболочками; онъ вытекаетъ наружу черезъ отверстiя КК. У отверстiя трубы А имѣется (не изображен. на черт.) руль изъ двухъ взаимно перпендикулярныхъ плоскостей управленiя «Ракетой»; вырывающiеся разрѣженные и охлажденные газы, благодаря этимъ pулямъ, измѣняютъ направленiе своего движенiя и таким образомъ поворачиваютъ «Ракету». |
Желающихъ подробнѣе познакомиться съ работами К. Э. Цiолковскаго въ этой области отсылаемъ къ его: «Изслѣдованiю мiровыхъ пространствъ реактивными приборами», напечатанному въ краткомъ видѣ въ «Научномъ Обозрѣнiи» (1903 г., май» и болѣе пространно въ журналѣ «Вѣстникъ Воздухоплаванiя» (1911- 1912 гг. *).
*) Отдѣльно издана пока лишь брошюра подъ тѣмъ же заглавiемъ, заключающая нѣкоторыя дополнительныя соображенiя можно выписывать отъ К. Э. Цiолковскаго, Калуга, Коровинская 61.
Въ самые послѣднiе годы идею подобнаго же реактивнаго прибора для цѣлей космическихъ полетовъ стали разрабатывать и въ Западной Европѣ. Между прочимъ, проектомъ такого рода занимался въ 1913 г. известный французскiй авiаторъ-конструкторъ Эсно Пельтри (изобрѣтатель моноплана «Rep»).
Къ главѣ X.
Невесомость падающаго тѣла.
Выводъ, что пока тѣло падаетъ, оно ничего не вѣситъ, представляется довольно неожиданнымъ. Естественно возникаетъ сомнѣнiе: не есть ли это только софизмъ, т. е. положенiе, имѣющее лишь видимость логической убѣдительности? Умѣстно будетъ поэтому указать на нѣсколько опытовъ, наглядно подтверждающихъ этотъ выводъ.
На чашку обыкновенныхъ вѣсовъ помѣщаютъ щипцы для орѣховъ такъ, чтобы одно колѣно лежало на днѣ чашки, другое же подвѣшиваютъ помощью бечевки къ крючку коромысла. Уравновѣсивъ вѣсы и выждавъ, когда они придутъ въ спокойное состоянiе, пережигаютъ бечевку: подвѣшенное колѣно падаетъ, и легко видѣть, что въ тотъ же моментъ чашка съ вѣсами поднимается.
Опытъ, показывающiй что падающее тѣло не имѣетъ вѣса
Это показываетъ, что падающее колено щипцовъ, хотя и остается въ соприкосновенiи съ чашкой, не давитъ на нее, т. е. не имѣетъ вѣса.
Весьма поучительны опыты проф. Кiевскаго университета Г. Г. де-Метца, наглядно доказывающiе невѣсомость падающихъ жидкостей. Способность жидкостей растекатся въ горизонтальномъ направленiи обусловлена исключительно ихъ вѣсомостью. Надо ожидать поэтому, что въ падающемъ сосудѣ жидкость можетъ и не имѣть горизонтальнаго уровня. Это и показалъ проф. Г. Г. де-Метцъ на опытѣ. Онъ устроилъ особый сосудъ, раздѣленный вертикальной перегородкой на два отдѣленiя (см. рис. на слѣд. стр.). Въ одно отдѣленiе (В) налита вода, другое остается пустымъ. Опытъ состоитъ въ томъ, что перегородка (А) быстро выдергивается — и тотчасъ же сосудъ начинаетъ свободно падать, при чемъ во все время паденiя можно следить за жидкостью въ сосудѣ.
Оказывается, что пока сосудъ падаетъ жидкость, вопреки ожиданiямъ, не разливается по дну сосуда. Только когда сосудъ остановится, она покрываетъ дно и прiобрѣтаетъ горизонтальный уровень.
 | |
| При удаленiи перегородки жидкость не растекается, если сосудъ падаетъ. | При паденiи сосуда пружина: притягиваетъ пробку (упраздненiе закона Архимеда). |
Другой опытъ подобнаго же рода доказываетъ, что для падающей жидкости законъ Архимеда упраздняется (какъ и слѣдовало ожидать, ибо давленiе жидкости снизу вверхъ, обусловливающее уменьшенiе вѣса погруженнаго тѣла, есть слѣдствiе вѣсомости жидкости). Опытъ обставляется слѣдующимъ образомъ: ко дну сосуда съ водой прикрепляется слабая пружина, достаточная лишь для того, чтобы удержать плавающую пробку въ вертикальномъ положенiи. При свободномъ паденiи сосуда можно заметить, что пока длится паденiе, пробка погружается въ воду, притягиваеiмая пружиной: ясно что падающая жидкость перестаетъ выталкивать погруженное въ нее тѣло.
