Общий взгляд на устройство солнечной системы.
Нам уже известно, что Земля несется в небесном пространстве, описывая около Солнца свой годовой круг, свою громадную орбиту. Но Земля вовсе не составляет исключения и не одна она движется таким образом вокруг блестящей, пламенной сферы. У земного шара есть товарищи, т. е. другие подобные же шары, плотные, непрозрачные и сами по себе темные, как и Земля, также уединенные в пространстве без всякой поддержки и также кружащиеся около Солнца. Шары эти называются планетами, от греческого слова, обозначающего -- блуждающее светило.
Планеты нельзя почти отличить простым глазом от звезд, так как они представляются нам в таком же виде, как звезды, именно -- блестящими маленькими точками на темном фоне неба. Однако между ними и звездами существует весьма большая разница.
Различие между планетами и звездами.
Прежде всего звезды представляются нам всегда на одном и том же месте, одни относительно других. Другими словами, если, например, заметить ночью какую-либо группу звезд, то пройдет месяц, год, десятки лет, а звезды эти сохранят, как каждый может убедиться, прежнее расположение относительно друг друга: те, которые находились по соседству между собою, так и останутся в том же положении. Что же касается планет, то здесь замечается совсем другое. В один из вечеров вы видите планету, сияющую около какой-либо звезды, которую легко запомнить; несколько дней спустя планета уже отошла от нее и находится около какой-нибудь другой звезды. Астрономам отлично известны разные группы звезд; и если они замечают, что какая-нибудь звезда кажется перемещающеюся и переходит, так сказать, от одной группы звезд к другой, то они знают, что это планета.
На самом деле это так и происходит; планеты действительно изменяют свое положение в небе, потому что они, как мы уже сказали, обращаются вокруг Солнца, подобно Земле.
Другое отличие. Когда какая либо планета наблюдается чрез трубу (мы уже упоминали об этих чудных инструментах, при помощи которых предметы кажутся значительно увеличенными и более к нам приближенными и без которых они не могли быть рассмотрены простым глазом), то при этом планета представляется уже не в виде маленькой светлой точки, но в виде более или менее значительного кружка, сходного с диском Луны (фиг. 58), только гораздо меньше его. Звезды же напротив, по причинам, которые будут раз'яснены далее, при наблюдении даже чрез самые сильные трубы, все-таки представляются маленькими мерцающими точками.
Планеты не представляют собою, подобно Солнцу и звездам, источников света; они светят не собственным светом. Сами по себе они тела темные; это непрозрачные и плотные шары, подобные Земле и Луне. Они светят только потому, что освещаются Солнцем, и отбрасывают назад, отражают от себя его свет, как отражает его Луна и как это происходит также и с Землею. Еще более, чем Луна, они изборождены неровностями и не обладают чистым белым цветом. Поверхность их тусклая и негладкая, как поверхность Земли, но свет Солнца настолько ярок, что простое его отражение в таком дальнем от нас расстоянии придает планетам блестящий вид.
На самом деле каждая планета представляет из себя шар весьма значительных размеров и кажется нам такою маленькою только вследствие дальности расстояния. Весь посылаемый ею свет кажется нам как бы исходящим из одного центра и маленькой, но весьма блестящей точки. Если же мы посмотрим на планету в сильно увеличивающую трубу, то она покажется нам довольно заметных размеров; сверх того, весь тот свет, который планета посылает к инструменту, мы увидим, так сказать, распределенным на более значительной поверхности и потому не обладающим уже прежнею яркостью. Таким образом столь блестящая при наблюдении простым глазом поверхность Луны, при рассматривании ее чрез сильно увеличивающие трубы, покажется нам освещенною не сильнее того, как освещены наши поля в яркий летний день. И на самом деле, это ведь одно и то же. Земля, рассматриваемая издали, если припомните, блестит точно таким же образом; с Луны она нам показалась бы такою же блестящею, как кажется нам отсюда Луна; с еще более отдаленного расстояния она показалась бы нам светлою звездочкой, спокойно мерцающею слегка зеленоватым оттенком и блуждающею в небесном пространстве. Земля наша тоже небесное светило! Это также планета, и потому мы ставим ее на свое место среди ее сестер, других планет.
Таким образом существует, считая в том числе Землю, восемь главных планет, вращающихся вокруг Солнца; четыре -- среднего размера и четыре -- больших; сверх того -- множество малых. Вот названия этих восьми главных планет и их расстояния от Солнца в том порядке, как они размещены друг за другом, начиная от ближайшей к нашему центральному светилу.
Названия свои планеты получили по именам богов древней мифологии. Как видно, Земля занимает третье место по величине удаления от солнца. Эти восемь шаров вращаются вокруг Солнца совершенно так же, как и Земля, и в ту же сторону, описывая каждый свою орбиту, которая также имеет вид эллипса, весьма мало отличающегося от круга. Ближайшие конечно описывают меньшие круги, более же удаленные от солнца чертят круги громадной величины. Кроме того, ближайшие к Соднцу планеты, проходя меньший около него путь, в то же время совершают его с большею скоростью, а чем более удалена планета, чем более проходимый ею путь, тем медленнее она по нему движется. Вследствие этих двух причин, отдаленные планеты употребляют весьма продолжительное время, чтобы совершить свой громадный оборот, тогда как более близкие к Солнцу оканчивают его в сравнительно короткий промежуток времени.
Мы привели название главных планет. Между орбитами Марса и Юпитера находится широкое пространство в 510 миллионов верст. На всем этом пространстве обращается целый ряд очень маленьких планет: некоторые из них по своей величине не больше какого-нибудь из наших уездов. В настоящее время открыто уже более 800 этих малых шаров, которые движутся вокруг Солнца, как и большие планеты.
Вследствие такого значительного от нас удаления и малой величины этих планет, рассмотреть их вообще весьма трудно, и можно наблюдать только с помощью сильно увеличивающих труб. Быть может, это остатки какой либо большой планеты, которая разбилась на части, и ее осколки рассеялись затем в небесном пространстве.
Однако это еще не все. Земля имеет при себе всюду сопровождающую ее спутницу Луну, обращающуюся около нее. Не только Земля, но и другие планеты шакже имеют подобных же спутников. У Марса открыто две луны, у Юпитера -- девять; Сатурн имеет десять лун, это -- точно фокусник, кидающий вокруг себя десять мячей! Близ Урана мы видим четырех спутников; наконец, наиболее удаленная из планет -- Нептун -- имеет, как и Земля, только одну луну. У Меркурия и Венеры спутников не найдено. Затем, и это еще не все. Кроме планет, около Солнца кружатся еще особые светила: кометы, которые появляются время от времени и представляют собою блуждающие в пространстве светящиеся скопления материи... Но мы еще возвратимся к ним.
Впоследствии мы поговорим также и о самых планетах, познакомимся с ними подробнее одна за другою и упомянем об изумительных и крайне любопытных особенностях, наблюдаемых на каждой из них. Теперь же попробуем пока составить себе некоторое общее представление обо всей этой группе шаров вращающихся в небесном пространстве вокруг одного лучезарного светила и образующих то, что называется солнечною системою (фиг. 59), которую мы можем назвать также и солнечной семьей.
Прежде всего в центре находится громадное и лучезарное Солнце, этот шар, пылающий подобно исполинскому очагу, и распространяющий вокруг себя тепло, свет и жизнь. Около него, вращаясь в одну и ту же сторону, движутся сначала две планеты (Меркурий и Венера); затем третья -- Земля вместе с сопровождающею ее Луною, потом четвертая -- Юпитер; далее затем движется рой малых планет. Наконец еще и еще далее в обширном пространстве неба величественно совершают свой медленный путь четыре других больших планеты, сопровождаемые своими спутниками. Затем по всему этому пространству бродят кометы... Чтобы лучше уяснить себе понятие об устройстве солнечной системы, попробуем изобразить ее в малом виде следующим способом.
Предположите, что перед вами находится обширная равнина, среди которой стоит большой шар, 1 1/2 аршина в диаметре, представляющий Солнце. Чтобы изобразить теперь соответственные расстояния от Солнца до планет и их величину по сравнению с предположенным нами солнцем, отойдем от него на 21 сажень (на 80 шагов) и положим здесь конопляное семячко: оно представит нам планету Меркурий. Вишня, положенная в 39 саженях (140 шагов) от большого шара, изобразит Венеру. Другая вишня в 54 саженях от шара (200 шагов) будет Земля. Обыкновенная небольшая горошина в 82 саженях (320 шагов) обозначит место и величину Марса. Что касается до малых планет, то об них нечего и говорить: бросьте, если хотите, как попало, несколько мелких песчинок. Затем отнесите на расстояние более полуверсты (281 сажень) хороший крупный апельсин, чтобы изобразить величественного Юпитера. Сатурн изобразится средней величины яблоком на расстоянии более версты от шара (516 саж.). Отойдем вдвое далее, на две с небольшим версты, и положим абрикос -- это будет Уран. Наконец, пробегите около 3 1/4 верст, чтоб поместить на этом расстоянии Нептуна в виде персика. Если кроме того вы положите одно зернышко проса около вишни, изображающей Землю, четыре зерна около апельсина (Юпитера), восемь -- около яблока (Сатурн), еще четыре -- около абрикоса (Уран) и одно -- возле персика (Нептун), то это вам изобразит их крупнейших спутников. Теперь представьте себе, что все это пришло в движение, начало кружиться около центрального шара: такой фантастический хоровод изобразит нам солнечную систему в малом виде. Кометы могут быть представлены как маленькие ракеты, пронизывающие время от времени планетное пространство.
Всемирное тяготение.
Еще одну минуту внимания. Мы уже об'яснили, каким образом Земля притягивает к себе всякое вещество: твердые тела, жидкости, даже воздух, несмотря на его легкость. Всякий предмет падает, потому что Земля притягивает его к себе; вы изо всей силы бросаете мячик вверх; притяжение Земли мадо-по-малу замедляет полет мячика, затем останавливает его и наконец побуждает его падать вниз. Однако, не одна только Земля обладает таким "притягивающим" свойством. Всякий предмет, всякое тело также одарено свойством притягивать к себе, и тем сильнее, чем больше в нем вещества. Значит, Солнце, которое в тысячи раз тяжелее Земли, и притягивает к себе в тысячи раз сильнее. Луна, будучи в 80 раз легче Земли, притягивает к себе в 80 раз менее, чем Земля; потому то, говоря о Луне, если припомните, мы находили, что все предметы там более легковесны, т. е. на Луне они менее сильно притягиваются, чем на Земле.
Таким образом все небесные тела взаимно притягиваются, и понятно, что Соднце значительно преобладает над ними в этом отношениии. Эта громадная масса притягивает к себе с страшной силой Землю, все планеты, наконец все, что находится вокруг нее до неизмеримого расстояния.
Но если Земля и планеты с такою силою притягиваются Солнцем, то почему же они не устремляются прямо к нему, подобно камню, падающему на Землю, которая его притягивает? Если так, то они должны бы были сбежаться к Солнцу со всех сторон, удариться в него и там разбиться... Без сомнения, все так бы и случилось, еслибы не было причины, препятствующей этому.
Сделаем небольшой опыт, который, впрочем, если припомните, каждый уже делал сотни раз. Возьмем привязанный к концу шнура камень и начнем быстро вращать его на подобие пращи. Камень будет описывать круги около руки, которая сделается центром круга (фиг. 60). При этом нельзя не заметить, что камень сильно натягивает шнурок, и приходится употребить известное усилие, чтобы он не вырвался из руки. Чем быстрее будет вращение, тем более потребуется усилий, чтобы удержать шнурок в руке. Если же шнурок оборвется или внезапно выскользнет из руки, то камень полетит в сторону с тою же быстротой и притом вкось относительно того места круга, где он находился в момент разрыва шнурка (фиг. 60).
Всякий вращающийся таким образом предмет постоянно стремится удалиться в сторону от того центра, около которого вращается; это его стремление и составляет то, что называется центробежной силой.
Земля кружится около Солнца так же, как вращается вокруг руки привязанный к веревке камень; она также под влиянием центробежной силы беспрестанно стремится удалиться, улететь от? Солнца в сторону (фиг. 61). Почему же однако она не убегает от него? Почему не улетает камень, пока веревка находится в руке? -- Потому, что его удерживает сила руки. Точно так же притяжение Солнца удерживает Землю и не позволяет центробежной силе увлечь ее в сторону.
Если бы действовало одно только притяжение, то Земля устремилась бы к Солнцу; еслибы существовала одна центробежная сила, то Земля унеслась бы от Солнца в пространство. Обе эти силы, так сказать, борются между собою: центробежная сила препятствует Земле падать на Солнце, сила же притяжения не позволяет Земле удалиться от него. Земля, брошенная по касательной к кругу, но постоянно удерживаемая Солнцем, следует по среднему пути и принуждена вращаться, не приближаясь более к Солнцу и не удаляясь от него. Совершенно то же самое происходит и с другими планетами.
По той же самой причине спутники, малые шары, вращаются на известном расстоянии около своих планет, шаров весьма больших по сравнению с ними. Луна кружится около Земли. Под влиянием центробежной силы она убежала бы от нее и потерялась бы в безднах неба; но Земля притягивает ее к себе, и это притяжение удерживает ее, не позволяя ей удалиться от нашей планеты. Таким образом каждая планета, каждый спутник следует своим путем в небе, в этом беспредельном пустом пространстве, не удаляясь и не теряясь, как будто бы его дорога была уже проложена заранее; вся солнечная семья миров движется в изумительном согласии, в стройном порядке и с неизменной правильностью, обязанной ничему другому, как самому движению.