Работа над проектом дирижабля вскоре привела Циолковского к необходимости заняться проблемой чисто научной — исследовать силы, возникающие при движении твердого тела в воздухе. Впоследствии, в конце истекшего века и в начале нынешнего, учение об этом разрослось в самостоятельную науку, аэродинамику. Но в то время, когда Циолковский ощутил надобность в соответствующих данных, науки этой еще не существовало. И вот уездный учитель начальной школы самостоятельно приступает к аэродинамическим исследованиям, приступает, не имея ни необходимой лабораторной обстановки, ни денежных средств, ни соответствующей академической подготовки. Научная поступь его так уверенна, что он имеет даже смелость в одном пункте опровергнуть утверждение великого Ньютона: обнаруживает ошибочность ньютоновой формулы для силы косого удара воздуха о движущуюся плоскость. Впоследствии знаменитый Эйфель, строитель башни в Париже, своими опытами подтвердил неправильность формулы, оспоренной Циолковским. Часть этой работы Циолковского была напечатана в одесском журнале «Вестник опытной физики».
Живя в Боровске, Циолковский дважды, в довершение прочих лишений, пострадал от стихийных бедствий: разлив реки Протвы затопил его квартиру, а пожар уничтожил его имущество, лишил его книг и рукописей.
Первые годы в Калуге
После 11-летнего пребывания в уездном городке, Циолковскому удалось перевестись на службу в губернскую Калугу. В этом городе протекла вторая половина его долгой жизни; здесь суждено ему было умереть, и здесь, в склепе Загородного сада, покоится его прах.
В Калуге он был первые годы учителем начальной школы, затем получил уроки математики также и в средней школе, в местном реальном училище, где оплата была значительно выше. Длилось это благополучие, впрочем, недолго; уже спустя год Циолковскому пришлось уйти из реального училища, так как начальству не понравилось, что по предмету нового преподавателя «не вышло ни одной годовой двойки». Циолковский перешел на гораздо хуже оплачиваемую должность в женскую среднюю школу — епархиальное училище; здесь вплоть до Октябрьской социалистической революции преподавал он физику, а позднее и математику.
О том, как протекала у Циолковского, при его тугоухости, педагогическая работа, сам он рассказывает следующее:
«По глухоте я не любил спрашивать и потому придерживался лекционного метода, хотя и навлекал на себя этим нарекания. Я прочел не менее 40 тысяч лекций. Бывало, вызовешь ученика или ученицу 17–18 лет, поставишь рядом с собой у левого уха и так слушаешь ответ. А класс добродушно подсмеивается.
Учащиеся очень любили меня за справедливость, хорошие отметки и неутомимость в объяснениях. Ну, и занимательные опыты я не скупился показывать, так что выходили настоящие „представления“: на эти опыты шла часть моего жалованья. Преподавал я математику или физику (редко то и другое), но случалось давать уроки и космографии и химии».
Жалованье Циолковского, которое частью расходовалось на школьные опыты по физике, было более чем скромное. «Чтобы не вводить Вас в заблуждение, — писал он мне в 1913 г., — скажу, что мое материальное положение много (слово дважды подчеркнуто) отличается от положения учителя гимназии».
Однообразная жизнь в Калуге скрашивалась для Циолковского тем, что в первые годы пребывания там ему удалось установить кое-какие научные связи и печататься в столичных журналах. В 1893 г. он прислал Нижегородскому кружку любителей физики и астрономии свою рукопись «Всемирное тяготение, как главный источник мировой энергии». Работу доложили на одном из собраний Кружка и автора выбрали членом общества. Вскоре затем статья была напечатана в московском журнале «Наука и жизнь». Спустя три года в тот же Кружок поступило второе научное сообщение Циолковского «О давлении внутри Солнца», напечатанное позднее в петербургском ежемесячнике «Научное обозрение»; с журналом этим К. Э. не порывал связи и состоял его сотрудником до прекращения издания (в 1904 г.). В рядах радушно принявшего его Нижегородского кружка, старейшего у нас провинциального научного объединения (теперь переименованного в «Горьковское астрономо-геодезическое общество»), Циолковский продолжал числиться до самой смерти.