Небесный землемер

Результаты своих «сомнительных» опытов он не постеснялся описать в толстой книге. Героями ее были трое ученых — Сальвиати, Сагредо и Симпличио, спорившие о том, как упадет тяжелый и легкий камень. И если первых двух во Франции хорошо знали (это были друзья Галилея), то что хотел сказать автор, назвав своего третьего, вымышленного героя «простаком»? Не был ли это намек на кого-нибудь из заслуженных членов академии? Ведь взгляды Симпличио как раз и совпадали с мнением французских академиков.

Не успели в Парижской Академии наук прийти в себя от потрясений, как последовало еще одно: на этот раз сам Исаак Ньютон издал новую книгу. И все о том же: как и почему движется по небу Луна и как и почему падает на Земле камень? Он додумался до того, что причина, заставляющая камень падать на Землю, а Луну двигаться вокруг нее, — одна и та же. Это тяжесть, которая, по его словам, будто бы «разливается из центра Земли в окружающее пространство, подобно свету, и простирается даже до Луны».

Получалось, что Луна, подобно камню, все время падает вниз. Земная тяжесть тащит ее к Земле, а по инерции она стремится пролететь мимо нашей планеты. В результате Луна и движется по среднему пути, то есть вокруг земного шара.

— В самом деле, — говорил Ньютон, — если мы галилеев камень бросим так далеко и с такой силой, что он не упадет на Землю, а станет обращаться вокруг нее, то он превратится в кеплерову Луну. А раз Луна — «камень», — продолжал он размышлять, — то скорость ее движения, как и любого предмета, обладающего тяжестью, должна зависеть от ее расстояния до центра Земли.

Допустим, время оборота Луны вокруг Земли, вычисленное теоретически в предположении, что она — «камень», и наблюдаемое в действительности, совпадут. Это будет означать, что движение камня, удерживаемого у земной поверхности галилеевой силой тяжести, и перемещение Луны под действием таинственной кеплеровой силы, в действительности происходят под влиянием одной и той же причины — всемирного тяготения.

Так было произнесено это слово, вызвавшее впоследствии столько ожесточенных нападок. Всемирное тяготение…

Тяготение существует между любыми двумя частичками, утверждал Ньютон. Земля притягивает камень, а камень — Землю. Луна тоже притягивает нашу планету и сама подвержена действию земного тяготения. Оно действительно всемирно. И Ньютон спешит многие непонятные раньше явления объяснить своим всемирным тяготением, в том числе и знаменитое отставание часов на экваторе.

Часы отстают потому, что наша Земля — не шар. Она сплюснута у полюсов и растянута вдоль экватора, заявил Ньютон.

Если бы Земля была жидкой и не вращалась, она действительно представляла бы собой шар: эту форму она приняла бы под действием тяготения каждой ее частички к центру. От вращения же образовалась мощная центробежная сила. Она, как правильно понял Гюйгенс, непрерывно увеличивается от полюса к экватору, ослабляя тем самым силу тяжести.

Та же центробежная сила растянула Землю в поперечном направлении. И теперь на экваторе Земля «толще», а на полюсах «тоньше». Любой предмет, который мы поместим на поверхности Земли у экватора, будет дальше отстоять от ее центра, чем тот, что находится на полюсе. Сила тяжести действует здесь как бы издалека и потому еще чуточку ослабевает. Поэтому вес одних и тех же тел и неодинаков в разных местах земного шара.

Меньше всего они весят на экваторе. Здесь они становятся легче на ¹/₁₉₀ по сравнению с их весом на полюсе. Из-за действия центробежной силы вес тел, находящихся на экваторе, убывает всего на ¹/₂₈₉. А остальное они теряют из-за сплюснутости Земли. Вот этого-то и не учел Гюйгенс в своих в общем правильных рассуждениях о часах Рише.

Ньютон попытался даже вычислить, насколько наша планета сжата. Выходило, что экваториальный радиус на ¹/₂₃₀ длиннее полярного. Таким образом, из расчетов Ньютона получалось, что если корабль весом в 10 тысяч тонн выйдет в плавание из северного порта, то на экваторе из-за центробежной силы он потеряет в весе примерно 34 тонны, а из-за сплюснутости Земли станет легче еще тонн на 18.

Заявление Ньютона вызвало бурю протеста. Большинство ученых не хотело признавать сплющенную Землю и выступило против открытия Ньютона, которое он сделал, как они говорили, «не выходя из кабинета». Они подвергали сомнению каждую цифру, каждое слово в книге Ньютона, особенно то место, где доказывалось единство галилеева камня и кеплеровой Луны.

Тут-то и случилось самое страшное для Ньютона. Когда он, готовясь отбить очередные нападки, попробовал, основываясь на своем законе, рассчитать скорость вращения Луны вокруг Земли, она не совпала с действительной ее скоростью.