Горизонты техники для детей, 1962 №6

Физика вокруг нас

Легенда гласит, что Ньютон, великий открыватель законов механики, начал размышлять о гравитации тогда, когда падающее яблоко ударило его по голове. Сколько в этом правды — неизвестно. Однако нет сомнения в том, что падающее с дерева яблоко или любое, падающее с высоты тело, является одним из чаще всего наблюдаемых проявлений гравитации, то есть взаимного притяжения тел. Гравитации подлежат все тела во вселенной: и самые мельчайшие пылинки и огромные небесные светила. Несмотря на бесчисленные количества наблюдений, на многие теории и исследования, мы еще очень немного знаем о её причинах. Не знаем, сможем ли когда-нибудь устранить влияние гравитации, то есть освободиться от действия гравитационных сил. Антигравитационный экран изменил бы наш образ жизни больше, чем любое другое открытие.

Но пока это лишь фантазия, хотя надо сказать, что этим вопросом занимаются многие ученые. Их исследования пока безрезультатны.

Когда яблоко падает с дерева, оно подчиняется притяжению Земли. Но, по законам механики, если Земля притягивает яблоко, то и яблоко притягивает к себе Землю, причем с такой же силой. Кажется смешным, что ничтожное по сравнению с Землей яблоко старается притянуть к себе такую огромную массу. Но это действительно так, хотя результат стараний яблока незначителен и практически равен нулю. Поэтому мы с чистой совестью можем по-прежнему считать, что только яблоко падает на Землю. Если бы это было не яблоко, а какое-нибудь небесное тело, величиной того же порядка, что и Земля, результаты их взаимного притяжения были бы гораздо более ощутимыми. Если бы, например, на Землю падало небесное тело, равное по величине Луне, тогда движение Земли, падающей одновременно на это тело, мы бы прочувствовали сильно.

Закон взаимного притяжения относится ко всем телам, и не только к небесным. И поэтому странным кажется тот факт, что такой вездесущий закон, управляющий всей вселенной, является столь незаметным в обыденной жизни на Земле. Правда, яблоко и другие предметы падают на Землю, но видел ли кто-нибудь, чтобы притягивались два яблока, два человека или два корабля в море? Почему в таком случае не чувствуем действия закона гравитации? А может быть в таком случае нет действия гравитации?

Уверяем вас, ребята, что гравитационные силы в таких случаях и существуют, и действуют. Подсчитано, что каждый грамм массы притягивает любой другой грамм массы (какая бы масса не была), находящийся на расстоянии 1 см с силой, равной приблизительно одной пятнадцатимиллиардной доле той силы, с какой каждый из этих граммов притягивается Землей. Кроме того, замечено, что если изменим величину действующих друг на друга масс или расстояние между ними, изменится и величина самой силы их взаимного притяжения. Величину силы легко подсчитать по следующей формуле:

Сила взаимного притяжения равна:

Если первую и вторую массу выразим в граммах массы, а расстояние — в сантиметрах, тогда в результате получим силу притяжения в граммах. Если подсчитать эту силу для случая притяжения Земли и Луны, окажется, что оба эти небесные тела притягиваются взаимно с силой, равной 20 000 000 000 000000 000 килограммам (двойка и девятнадцать нулей). Эта огромная сила удерживает Луну на определенном расстоянии от Земли, подобно тому, как мальчик, вращающий груз, находящийся на конце веревки, не позволяет ему отлететь в сторону, держа крепко в руках веревку. Между Луной и Землей нет веревки, а её роль исполняет сила гравитации. Но, если бы мы хотели заменить её, например, стальным канатом, нам пришлось бы взять канат, толщиной в 600 километров. Более тонкий канат разорвался бы, и Луна полетела бы в так называемую «голубую даль».

Вернемся опять к земным условиям. Здесь гравитационные силы ничтожны по величине, хотя расстояние между ними гораздо меньше. Так например, два яблока на расстоянии 10 см притягиваются с силой, равной лишь одной стопятидесятимиллионной доле грамма. Конечно, такую силу трудно себе даже представить, так как ее недостаточно для разрыва даже самой тонкой паутины.

А какова величина взаимного притяжения двух людей? На расстоянии одного метра она составляет 0,03 миллиграмма. Это уже значительно больше, чем в случае яблока, но во всяком случае недостаточно, чтобы сдвинуть с места людей. Не удивительно, что мы не замечаем взаимного притяжения предметов и людей на Земле, Небесные же тела, находящиеся в космическом пространстве и обладающие огромными массами, притягиваются, несмотря на большие между ними расстояния с большей силой, действие которой отчетливо видно.

Но ведь на Земле тоже существуют большие массы. Как, например, притягиваются два больших военных корабля, весом в 25.000 тонн каждый, находящиеся на расстоянии 1000 метров друг от друга? Сила их взаимного притяжения будет все же очень маленькой: всего лишь 4 грамма.

Когда эти корабли (например, крейсеры) подойдут еще ближе, предположим на 10 метров, то гравитационная сила возрастет до 40 килограммов. Конечно, этого по прежнему недостаточно, чтобы сблизить корабли один к другому, преодолеть огромное сопротивление воды и сообщить им определенную скорость под действием гравитационных сил.

Гравитация является всеобщим законом. Открытая гением человека, рожденного на Земле, она охватывает своим действием бесконечную вселенную. Это позволяет нам предусмотреть необычные явления, которые будут происходить в будущем, но о которых мы уже знаем сейчас. Когда в один прекрасный день ракета с человеком отправится на Луну и человек прилунится, мы знаем, что он будет весить в шесть раз меньше, чем на родной Земле. На Луне человек сможет прыгнуть в шесть раз выше, чем на Земле, то есть легко перепрыгнет одноэтажное здание, и сможет безопасно прыгать с высоты 15 метров, то есть с шестого этажа. Человек еще не коснулся серебряного шара, но законы, открытые на Земле, позволили произвести многие подсчеты.

Гравитация помогает нам раскрыть причину приливов и отливов. Зная законы гравитации, мы не удивимся тому, что наше тело иначе весит на экваторе и иначе на полюсе. Это происходит потому, что Земля — не идеально правильный шар и полюса лежат немного ближе к центру, чем точки на экваторе. В результате на экваторе притяжение всегда больше. Правда, разница притяжений на полюсах и на экваторе — незначительная (1000 кг на экваторе весит 1007 кг на полюсе), но ее можно измерить.

Человеческий разум проникает в глубину явлений, происходящих в самых различных уголках вселенной. Проникает в мир огромных тел, минимально малых частиц материи, каковыми являются атомы. Наукой, которая нам обо всем этом рассказывает, является физика. Физика — это чудесная и полезная наука.