Основные явления, объясняемые движением Земли

Вы уже знаете объяснение многих яв­лений, но, я полагаю, кстати будет рассмотреть здесь некоторые из них, чтобы Вы лучше постигли всю систему в целом.

Громадное пространство небес само по себе лишено света и бесцветно, но лучи небесных тел попадают на окру­жающий воздух, преломляются, отражаются, распростра­няются во всех направлениях и освещают атмосферу. Без этих различных отражений, рассеиваемых лучами и со всех сторон достигающих нашего зрения, мы видели бы светила лишь как светоносные тела, находящиеся в черном прост­ранстве. Таким образом, рассеянные лучи окрашивают пространство, и небеса принимают видимый нами голубой цвет.

По свойственной нам привычке относить цвет к предме­там наш глаз, так сказать, создает свод, на который он накладывает этот голубой цвет; ведь, глядя всегда по прямой линии, глаз из одной, центральной точки прочерчи­вает прямые во всех направлениях и помещает на око­нечности каждой из них окрашенную точку.

Мы, естественно, считаем, что все эти прямые имеют конец, так как мы можем видеть предмет не иначе как

на определенном расстоянии. Если мы и воображаем эти прямые несколько более длинными, когда смотрим гори­зонтально, то пространство, видимое нами на нашем полу­шарии, и предметы, расположенные на различном расстоя­нии, нас к этому вынуждают. Но, напротив, мы воображаем эти прямые более короткими, когда поднимаем взор к зениту, потому что на этом пути нет предметов, которые, измеряя пространство, побуждают нас придать прямым большую длину. Вот почему мы представляем себе небо как низкий свод, к которому мы прикрепляем все светила, и далеко, и близко находящиеся. Следовательно, этот свод — нечто воображаемое.

Поскольку Земля совершает оборот вокруг своей оси за 24 часа, нам ка­жется, что этот свод каждые сутки совершает оборот вокруг Земли, увлекая с собой все светила. Поэтому неподвижные звезды словно описывают окружности, параллельные, но нерав­ные; одни движутся по столь малым окружностям, что кажутся недвижимыми, в то время как другие переме­щаются по большим окружностям со скоростью, возрастаю­щей в той же мере, в какой увеличиваются окружности. Если бы Земля совершала только это движение, мы бы всегда относили Солнце к одной и той же точке неба, но поскольку Земля движется и по своей орбите, то в cd (рис. 57) мы должны видеть, что

Когда из афелия а Солнце проходит в в, оно должно ка­заться проходящим из А в В и т. д., так что Земля всегда находится в точке, противоположной той, где, как мы предполагаем, находится Солнце.

Если бы плоскость эклиптики была такой же, как плоскость экватора, нам казалось бы, что Солнце описы­вает каждый день ту же окружность;

на Земле повсюду было бы одно время года, а на полюсах не было бы ночи. Но так как орбита Земли составляет с экватором угол в 23,5 градуса, то вследствие этого нам кажется, будто Солнце описывает всякий день разные параллели и поочередно переходит от одного тропика к другому.

Благодаря этому движению Земли положение Солнца изменяется, его лучи падают то более, то менее косо на каждое полушарие, и их жар ока­зывается различным в зависимости от положения областей различных климатов по отношению к Солнцу.

Этим объясняется и то, что для пунктов, не находящих­ся на экваторе, долгота дня неодинакова.

Сочетание движения Земли и планет производит также и другие видимо­сти; планеты движутся вокруг Солн­ца, но кажется, что они движутся вокруг Земли.

Если бы плоскость их орбит совпадала с плоскостью земной орбиты, они всегда следовали бы ходу Солнца и никогда не отклонялись бы от эклиптики. Но это не так. Их орбиты, напротив, образуют большие или меньшие углы с орбитой Земли; и кажется, что они описывают окружно­сти, пересекающие эклиптику. Вот почему годовое движе­ние планет относят к плоскости этой окружности, а их суточное движение — к плоскости экватора. Так были об­разованы все круги небесной сферы.

Узлами называют точки, где орбиты планет пересекают эклиптику. Когда планета находится в своих узлах, она оказывается на прямой, проходящей через центр Солнца и Земли. Но ведь есть внешние и внут­ренние планеты. Когда внутренние планеты находятся в своих узлах, они всего ближе или всего дальше от Солнца; если ближе — они кажутся пятном, проходящим по этому

светилу; если дальше — они невидимы, так как Солнце находится прямо между ними и Землей. Если они вне своих узлов, т. е. в нескольких градусах широты, они являют свой полный диск, когда движутся далеко от Солнца; когда они ближе, они совершенно исчезают, так как их обращенное к Земле полушарие скрыто мраком. И наконец, в двух дру­гих частях своей орбиты они показывают нам большую или меньшую часть полушария, отражающую свет; они то уве­личиваются, то уменьшаются. Что касается внешних пла­нет, то они исчезают, лишь находясь в своих узлах, когда Солнце находится прямо между нами и этими планетами. Во всех остальных положениях их диск виден полностью. Только у одного Марса диск несколько искажен на 90 гра­дусов, когда он находится между точками совпадения и противостояния. Большое расстояние мешает нам наблю­дать то же явление у Юпитера и у Сатурна.

Внешние планеты бывают в совпадении или в противо­стоянии: в совпадении, когда они находятся с той же сторо­ны, что и Солнце; в противостоянии, когда они на про­тивоположной стороне, т. е. в 180 градусах. Внутрен­ние планеты двояким образом бывают в совпадении и ни­когда — в противостоянии.

Внутренние планеты, никогда не на­ходясь в противостоянии, всегда сопровождают Солнце. Кажется, что они только приближаются к нему или удаляются от него. Если от Земли А (рис. 58) про­вести к орбите Венеры ка­сательные АВ и АС, то очевидно, что данная пла­нета никогда не будет на большем расстоянии от Солнца, нежели BV или VC. Вот почему внутрен­ние планеты всегда сопро­вождают Солнце. Расстоя­ние, на которое они кажут­ся удаленными от этого светила, называют элонга­цией. У спутников также

наблюдаются различные явления; я буду говорить только о Луне; ведь моя задача вовсе не в том, чтобы написать трактат по астрономии.

Луна и Земля, движущиеся вокруг общего центра, который описывает орбиту вокруг Солнца, находятся од­на по отношению к другой то в совпа­дении, то в противостоянии.

Однако это явление возникает не при всяком обраще­нии, которое эти планеты совершают вокруг центра тяготе­ния. В тот момент, когда Луна заканчивает свое обращение, она не может оказаться в совпадении, потому что, пока она совершала обращение, ее орбита перемещалась Землей, которая сама двигалась по своей орбите. А когда обращение закончено, нужно, чтобы она начала другое и совершила часть этого нового обращения, прежде чем она вновь ока­жется в совпадении, и поэтому ей понадобится больший промежуток времени для того, чтобы вернуться в совпаде­ние, чем для окончания своей орбиты.

Это и привело к различению двух лунных месяцев: один — периодический; это время, которое Луна затрачи­вает на обращение по своей орбите; он длится 27 су­ток и 7 часов; другой — синодический; это время, про­текающее от одного совпадения до другого; он длится 29 суток с половиной.

Луна невидима, когда она находится в совпадении, когда наступает то, что называют новолунием; она видна пол­ностью, когда находится в противостоянии, и это называют полнолунием; в других частях своей орбиты она прибывает и убывает — это время ее квадратур или четвертей.

Если Луна находится в своих узлах, то всякий раз, когда она в совпаде­нии, бывает затмение Солнца, а затмение Луны бывает всякий раз, когда она в противостоянии; потому что и в том и в другом случае преграждается путь солнечным лучам.

Если Луна находится на малой широте, она будет неда­леко от своих узлов; в таком случае затмение будет боль­шим или меньшим.

Затмения бывают лишь тогда, когда Луна находится в окружности, которую, как нам кажется, описывает Солнце за год, либо когда Луна неподалеку от нее. Поэтому эта окружность получила название эклиптики. Пусть RR

(рис. 59) плоскость эклиптики, в которой всегда нахо­дится центр тени Земли, ОО — путь Луны, N — узел. Ког­да тень Земли в А, она падает рядом с Луной, которую я полагаю в F, и затмения не бывает. Когда Луна в G, она частью затемнена тенью Земли, которая падает в В; это случай частичного затмения; в Н она входит в тень; в L она выходит из нее; в I она полностью в ней; тогда затмение

полное. И наконец, в N затмение центральное, так как центр Луны находится в центре тени. Тень Земли, как и тень Луны, коническая, потому что диаметр Солнца боль­ше диаметра этих планет. Таким образом, мы замечаем, что диаметр земной тени на Луне приблизительно на одну чет­верть меньше диаметра Земли.

Подобно тому как Земля преграждает путь лучам, кото­рые упали бы на Луну, так и Луна преграждает путь лучам, которые упали бы на Землю. Это вызывает солнечные зат­мения, которые в сущности представляют собой затмения Земли. Эти затмения бывают не только поочередно частич­ными, полными и центральными; они бывают и кольце­выми; это случается, когда Луна находится в своем апогее. Тогда ее тень не доходит до Земли, и она закрывает лишь центр Солнца, а лучи, которые доходят до нас, образуют вокруг светящееся кольцо.

В затмениях различают тень и полутень. Пусть прямые Ар и В р (рис. 60) — касательные к Луне, прочерченные от двух оконечно­стей диаметра АВ Солнца. Пусть MN — часть земной орбиты. Оче­видно, что, когда Земля находится в М, мы должны видеть полный диск Солнца, что мы должны те-

рять его из виду, по мере того как Земля проходит из М в р, и что он должен полностью исчезнуть в рр, с тем чтобы вновь появиться, по мере того как Земля проходит из р в N. Итак, поскольку рр — место тени, интервалы р М и p N — место полутени.

Отсюда Вы сделаете вывод, что затмение Солнца бывает различным в зависимости от пунктов, откуда его наблю­дают. Оно неодинаково для тех, кто находится в тени, и для тех, кто находится в полутени. Для одних оно частичное, в то время как для других оно бывает центральным и пол­ным; что касается Луны, то оно будет одинаковым для всех пунктов, откуда его наблюдают.

Раз наблюдение позволило определить орбиты планет и время обращений, Вы понимаете, как возможно предска­зывать затмения; надо просто произвести вычисления. Затмения географы используют для определения долготы какого-либо пункта. Поскольку Земля вращается вокруг своей оси, все части ее поверх­ности последовательно проходят под меридианом; полдень наступает под всеми точками линии, или полуокружности, которая, проходя прямо от одного полюса к другому, либо совпадает с меридианом, либо находится в той же плос­кости.

Представим себе подобные линии на всей поверхности земного шара — они последовательно пройдут под мери­дианом. Когда в одной точке какой-либо линии будет пол­день, он будет во всех точках, но никогда его не будет на двух линиях сразу. Если у нас полдень, то для тех, кто должен через час пройти в плоскости меридиана, будет только одиннадцать часов, а если для них полдень, для нас будет час. И так последовательно для всех.

Каждая из этих полуденных линий по прошествии 24 часов вновь находится в плоскости меридиана.

Итак, проходя 360 градусов за 24 часа, полуденная ли­ния проходит за один час одну двадцать четвертую часть 360, иными словами, 15 градусов. И вот, когда в Пар­ме полдень, то в 15 градусах к западу будет 11 часов, а в 15 градусах к востоку будет один час. Таким образом, я дол­жен считать, что все пункты, где полдень наступает в то же время, что и у нас, находятся на той же полуденной линии, а те, где 11 часов, я должен считать находящимися в 15 гра­дусах западной долготы; и в 15 градусах восточной долготы будут те места, где час пополудни.

Следовательно, для того чтобы узнать различную дол­готу двух пунктов, мне будет достаточно вычислить раз­ницу в часах между этими пунктами.

Эту разницу определяют по лунным затмениям. Дей­ствительно, если два наблюдателя, находящиеся в разных местах, определяют момент затмения, то можно узнать раз­ницу долгот, если эта разница между двумя мгновениями сводится к 15 градусам в час. Можно также определить долготы, наблюдая затмения спутников Юпитера; это де­лается тем же методом, а результат получается более точ­ный. У нас будет случай поговорить об этом.

Вы, может быть, не поверите, что один и тот же день можно с полным основанием принять за субботу, за воскресенье и за понедельник, а меж­ду тем это весьма легко объяснить.

Предположим, что некто предпринимает кругосветное путешествие, двигаясь на восток. Когда он прибудет в пункт, удаленный от нас на 15 градусов, там будет час дня, а у нас будет полдень; в пункте, удаленном на 30 градусов, будет два часа; в пункте, удаленном на 45 градусов,— три часа; при удалении на 60 градусов — четыре и т. д. Таким образом, прибавляя по одному часу через каждые 15 граду­сов, он насчитает на 24 часа, или на сутки, больше, когда вернется в Парму, потому что он пройдет 24 раза по 15 гра­дусов, или 360 градусов.

По той же причине тот, кто поедет на запад, будет через каждые 15 градусов попадать в пункт, где на один час мень­ше, т. е. в момент, когда у нас будет полдень, для него сна­чала будет одиннадцать часов, потом — десять, потом — девять. Значит, когда он прибудет в Парму, он насчитает меньше на один день. Следовательно, если он будет пола­гать, что это суббота, мы будем полагать, что это воскре­сенье, а для того, кто путешествует на восток, это будет по­недельник.