Какой величины Луна

Поздно вечером брат вывел меня за город на ровное, далеко простирающееся поле. Темное небо было безоблачно и начинало заметно светлеть на востоке.

– Скоро взойдет полная луна, – сказал брат, указывая на восток, где вырисовывалась на небе черная заводская труба.

– Там, позади завода?

– Да. И тогда ты поймешь, как могли люди измерить лунный поперечник. Видишь линию, где свод неба как бы сходится с землей? Линия эта называется горизонтом. Ты, конечно, понимаешь, что горизонт – не край земли, а только граница того, что видит глаз. В старину люди думали, что Земля плоская, как круглый поднос. Верили, что можно добраться до края этого подноса – туда, где свод неба опирается на землю, и высунуть голову за небесный купол. Теперь даже дети знают уже, что Земля никаких границ не имеет, что она круглая не как поднос, а как мяч. Свод неба не существует; нам только кажется, что Земля накрыта небесным куполом.

Сколько времени отняло бы путешествие на Луну, если бы можно было его сделать пешком, верхом, на автомобиле, на паровозе, на самолете

– А если дойти до горизонта?

– До него дойти никак нельзя. Сколько бы ты ни шел, горизонт все время будет отступать от тебя. Горизонт – это то место, где взгляд наш соскальзывает с выпуклости земного шара и уходит в небесное пространство. На ровном месте взрослый человек видит кругом себя на пять километров; это и есть расстояние до горизонта. Если подняться выше, горизонт отойдет дальше. Для человека маленького роста горизонт ближе.

– А для меня?

– Я рассчитал, что при твоем росте ты должен видеть горизонт на расстоянии четырех километров. Завод виден тебе как раз на горизонте – значит, от нас до него четыре километра. Если я пригнусь до одной высоты с тобой, то буду видеть завод, как и ты, на самом горизонте… А, вот и край луны показался!

– Я не вижу.

– Оттого, что ты ниже ростом. Для меня горизонт лежит на километр дальше, и мне видно то, чего ты еще не видишь.

В старину люди верили, что возможно добраться до края Земли и даже высунуть голову за небесный свод.

(Этот рисунок взят из старинной книги)

Как можно измерить величину Луны, пользуясь заводской трубой

Через некоторое время и я увидел верхушку светлого лунного круга, выдвинувшегося из-под горизонта.

Вскоре луна выплыла вся на небо и стала большим медно-желтым кругом за черной заводской трубой. На светлом лице луны труба виднелась очень четко и помещалась как раз между краями лунного круга.

– Заводская труба и лунный поперечник кажутся отсюда одной величины, – сказал я.

– Вот именно! Для того-то я и привел тебя сюда, чтобы ты это увидел.

А как ты думаешь: на самом деле луна и труба тоже одной величины?

– Луна дальше – значит, она больше.

– Во сколько раз?

– Во столько раз больше, во сколько дальше.

– Но ты ведь знаешь уже оба расстояния: и до трубы, и до луны. Сообрази же, во сколько раз лунный поперечник больше высоты трубы.

Я начал высчитывать вслух:

– До трубы четыре километра, до луны четыреста тысяч километров. Луна дальше в сто тысяч раз. Значит, поперечник ее длиннее трубы тоже в сто тысяч раз.

– Верно! Теперь скажу тебе высоту трубы.

Какой величины круг Луны по сравнению с материком Африки.

(Надо помнить, однако, что полная поверхность лунного шара больше этого круга в четыре раза; она заключает больше квадратных километров, чем африканский материк, и немногим уступает по размерам материку Азии)

– Откуда ты знаешь?

– Сегодня днем я нарочно побывал на заводе и определил там ее высоту. Воткнул в землю отвесно палку и измерил ее тень. Во сколько раз тень палки короче тени трубы, во столько же раз и сама палка ниже самой трубы.

– Какой же высоты труба?

– Тридцать пять метров. И тогда же я рассчитал, что для тебя она на горизонте должна покрывать поперечник луны.

– Теперь я уж сам могу высчитать, как велик лунный поперечник, – подхватил я. – Надо тридцать пять метров умножить на сто тысяч. Сначала умножаю на одну тысячу – получаю тридцать пять тысяч метров, или тридцать пять километров. Эти тридцать пять километров множу на сто – получаю тридцать пять сотен, или три с половиной тысячи километров.

– Правильно. Вот мы и узнали длину лунного поперечника: три с половиною тысячи километров. Хороша тарелочка!

Я был так поражен этим результатом, что не поверил бы ему, если бы сам не проделал расчета. Так вот какой величины лунный шар! Его поперечник всего в четыре раза меньше земного.

– Ты убедился теперь, – сказал брат, – что Луна не тарелка, а целый мир. Круг лунного шара шириной с Африку, но полная поверхность Луны больше поверхности этого материка. Ученые рассчитали, что полная поверхность лунного шара по обширности лишь немного уступает Азии: в той и другой почти одинаковое число квадратных километров. А Азия, ты знаешь, огромный материк. На нем живет больше половины всего человечества, по нему протекают многоводные реки, проходят хребты высочайших гор, простираются обширные плодородные равнины и тянутся столь же обширные пустыни…

– А на Луне? – спросил я.

Как Луна устроена

– Ты спрашиваешь, как устроена поверхность Луны? – сказал брат, когда мы направились домой. – Ученые знают об этом только то, что можно разглядеть с земли в зрительные трубы. Трубы словно приближают Луну к нашим глазам, но приближают недостаточно. Самые сильные трубы показывают нам Луну такою, какою видна она простому глазу с расстояния нескольких сотен километров. Много ли с такого удаления различишь?

– Что же там все-таки увидели ученые?

– При взгляде на Луну в трубу, даже и не очень сильную, сразу заметно, что Луна – страна горная. Поверхность лунного шара почти вся изрезана горами – целыми хребтами и множеством отдельных гор, больших и малых. Они отбрасывают при солнечном освещении заметные тени, и по этим теням ученые измерили высоту лунных гор. Среди них оказались и очень высокие – до семи и более километров. На земле самая высокая гора – Эверест в Азии – достигает почти девяти километров. Но ведь Луна меньше Земли; семикилометровая гора на шаре Луны – более крупная неровность, чем девятикилометровая гора на шаре Земли. Большинство лунных гор имеет форму кольца, которое окружает внутреннюю впадину. На Земле нет таких больших кольцевых гор, как на Луне. Некоторые из лунных кольцевых гор имеют в поперечнике сто, полтораста и более километров; есть гора, охватывающая площадь примерно такую же, как Ладожское озеро. Иногда посредине впадины лунной горы поднимается другая гора; но она бывает не выше окружающего ее вала.

– Можно эти горы видеть без трубы?

– Нет, простым глазом не видно.

– А что такое те серые пятна, которые я вижу сейчас на Луне?

Что можно различить на Луне в трубу

– Обширные темные пространства. Старинные ученые назвали их «морями». Такое название осталось за ними и теперь, хотя давно известно, что это сухие равнины. На Луне нет ни морей, ни океанов, ни рек, нет никакой воды на поверхности. Нет даже ни одного облачка. Никогда не бывает там ни дождя, ни снега.

– Отчего же нет на Луне воды?

– Оттого, что Луна не окружена атмосферой. Где нет воздуха, там вода сразу же должна испариться. Но и пар не мог бы остаться на Луне; он должен рассеяться в небесном пространстве, как рассеялся тот воздух, который когда-то, вероятно, был на Луне.

– Почему же земной воздух не рассеивается, а лунный рассеивается?

– Потому что на Луне тяжесть заметно слабее, чем на Земле. Если бы перенести на Луну гирю в один килограмм и повесить на крючок пружинного безмена, она вытянула бы там не тысячу граммов, а только сто семьдесят. Все вещи на Луне в шесть раз легче, чем на Земле. Луна слабее притягивает к себе, чем Земля. Оттого и не могла Луна удержать вокруг себя атмосферу.

– Еще что узнали о Луне? Расскажи!

– Луна вращается вокруг себя гораздо медленнее, чем Земля. Лунные сутки длятся двадцать девять земных суток: четырнадцать с половиной суток длится день и столько же ночь.

– Такая долгая ночь?

– Да. И за эту долгую ночь почва Луны успевает настолько остыть, что там стоят страшные морозы, каких на Земле никогда не бывает. А за долгий день лунная почва, наоборот, накаляется горячее кипятка. Солнце палит без перерыва четырнадцать наших суток, а ведь на лунном небе нет ни единого облачка, и жар Солнца ничем не смягчается.

– Кроме гор и равнин что еще заметили на Луне?

– Заметили глубокие трещины в почве, шириною примерно в километр, которые тянутся иногда на сотни километров. Их назвали «бороздами». А от некоторых гор расходятся во все стороны какие-то полосы, которые не отбрасывают тени и ярко выделяются на лунной почве. Они названы «лучами». Что это такое – никто не знает. Может быть, застывшие потоки лавы, а может быть, что-нибудь другое.

За разговором мы не заметили, как добрались до дому. Там брат показал мне в книге рисунки Луны и ее частей, как они видны в сильную трубу.

– Хотелось бы самому побродить по этим горам! – мечтал я, рассматривая рисунки. – Неужели так и невозможно добраться до Луны?

– Пока еще нельзя, – ответил мне брат. – Но в будущем придумают способ совершить такое путешествие. Было время, когда люди не могли и до Америки добраться, считали это неисполнимым делом. А теперь большой пароход перевозит туда сразу тысячу людей в 4–5 суток. Наступит время, когда и перелет на Луну сделается возможным. Тогда люди облетят кругом Луны и смогут узнать, как устроена другая ее половина – та, которая никогда к нам не поворачивается.

Участок лунной поверхности, видимый в сильный телескоп. Различаются горные цепи, отдельные кольцевые горы и обширные равнины, называемые «морями»

– Разве нам видна только половина Луны?

– Да, всегда одна и та же половина. Луна обходит кругом Земли так, что смотрит на нас все время одной и той же своей стороной. Другая сторона никогда не бывает нам видна. Никто не знает, как эта невидимая половина устроена. И только облетев кругом Луны, можно будет об этом узнать. Много еще и других загадок скрывает в себе этот соседний с нами мир, и их откроют будущие лунные путешественники.

ЗАВОЕВАТЬ НЕБО Такие разговоры вели мы с братом давно, лет сорок назад, когда я был еще очень молод. Никто не помышлял тогда всерьез о том, чтобы перелететь на Луну. Но в наши дни пришла пора поставить и это дело на очередь. Люди хотят исследовать все уголки мира, стремятся всюду побывать, обо всем желают узнать. На Земле они посетили уже почти все места, даже самые труднодоступные. С опасностью для жизни взбирались люди на высочайшие горы, спускались в темные подземные пещеры. Много раз переплывали океаны, пробивались через непроходимые леса, проходили бесплодные пустыни. Люди посещали и знойный экватор, и ледяные полюсы. Поверхность земного шара исследована вдоль и поперек.

Но мир – не один лишь земной шар. Мир – это все, что окружает нас на Земле и на небе. Далеко в небесном пространстве есть и другие огромные шары, другие Земли. Ближе всех – Луна, подальше – планеты. Их тоже надо исследовать. До сих пор люди изучали Луну и планеты только с помощью зрительных труб. Этого недостаточно. Чтобы узнать о Луне больше, надо самим там побывать. Человек завоевал Землю, теперь он хочет завоевать и небо.

Но как это сделать? Каким образом добраться до Луны?

Казалось бы: чего проще? Существуют воздушные корабли (дирижабли), шары, самолеты: сесть в них и направить путь к Луне! Однако если вы станете доискиваться в книгах, как высоко до сих пор залетали дирижабли, воздушные шары и самолеты, то узнаете, что ни один человек не поднимался еще над землей выше 22 км. Правда, это страшно высоко, в два с половиною раза выше вершины самой высокой горы, но не приближает нас к Луне ни на один шаг.

Вы спросите, вероятно, почему же люди не залетают выше 22 км. Что им мешает туда подниматься?

Мешает то, что чем выше подниматься, тем воздух менее плотен. А ведь самолеты, воздушные шары и дирижабли опираются о воздух; если воздух чересчур разрежен, то держаться в нем они не могут. На таких высотах и дышать человеку нечем; приходится для дыхания брать запас воздуха с собою.

Полеты на большие высоты делались вовсе не для того, чтобы приблизиться к Луне, а чтобы изучить тот воздушный океан, который окружает наш земной шар. Все мы живем словно на дне этого океана и потому должны знать его свойства. Океан этот состоит как бы из двух этажей – нижнего и верхнего. Оба вместе составляют «атмосферу»; нижний этаж получил название «тропосферы», верхний – «стратосферы». Названия эти полезно запомнить: они часто встречаются теперь не только в книгах, но и в газетах.

Высочайшие подъемы на воздушных шарах, «стратостатах», по сравнению с высочайшими горными вершинами. Выше всех поднимались до сих пор советские воздухоплаватели

Нижний этаж – тропосфера – гораздо плотнее стратосферы, хотя они переходят одна в другую постепенно, без резкой границы. Но все же границу провести можно. Она лежит примерно на высоте 10 км. В пределах этого первого десятка километров (считая от земли) воздух при поднятии вверх становится все холоднее; каждый километр подъема переносит нас в воздушный слой, который градусов на пять, на шесть холоднее нижнего слоя. У границы стратосферы круглый год, зимой и летом, держится мороз градусов в 50 (по стоградусному термометру). Но выше, в стратосфере, сколько ни исследовали, не замечали, чтобы мороз заметно усиливался с подъемом над землей.

В этом еще не все различие между тропосферой и стратосферой. Другое отличие в том, что туманы, облака, дождь, снег, бури бывают только в нижнем этаже воздушного океана; в стратосфере же небо всегда ясно, всегда безоблачно; дождей, снега, бурь не бывает там вовсе.

Долго люди летали только в тропосфере, не умея проникнуть в разреженный воздух стратосферы, и только очень недавно отважились залететь выше границы, отделяющей тропосферу от стратосферы. Это очень опасные полеты. Американский военный воздухоплаватель Грей, взлетевший в 1927 г. на воздушном шаре до высоты почти 13 км, не вернулся живым: когда шар опустился, Грея нашли в его корзине мертвым.

Для подъема в стратосферу теперь пользуются очень большими шарами особого устройства, называемыми стратостатами. Если бы вы увидели стратостат перед самым полетом, вас удивило бы, что он вовсе не похож на шар; скорее он напоминает по форме огромную морковку. Это оттого, что в его оболочку вводят гораздо меньше газа, чем в ней могло бы поместиться. По мере того как стратостат поднимается выше и попадает в слои все более разреженного воздуха, давление снаружи ослабевает (оттого, что воздух чем менее плотен, тем слабее давит); газ распирает оболочку изнутри все заметнее; она раздувается и на большой высоте становится уже настоящим шаром. Вы понимаете теперь, почему шар не надувают до отказа с самого начала полета: иначе он не поднялся бы до большой высоты, а лопнул бы гораздо раньше от внутреннего давления.

Начало подъема советского стратостата «СССР». Рядом шар-прыгун.

Шар «СССР» поднялся на высоту 19 километров

У стратостата нет открытой корзины; вместо нее имеется закрытая наглухо кабина в форме шара, с тонкими, но очень прочными металлическими стенками. Находясь внутри такой кабины (или гондолы, как ее называют воздухоплаватели), люди дышат не разреженным и холодным воздухом окружающих высот, а запасом его, взятым с собою с земли. Страшный наружный мороз также не проникает внутрь гондолы: солнечные лучи, не задерживаемые облаками, прогревают металлические стенки гондолы так сильно, что в ней бывает даже чересчур жарко.

Внутренность гондолы стратостата «СССР», видимая через окошко

Первым поднялся на стратостате бельгийский ученый, профессор Пикар. Он сделал в 1931 и 1932 гг. два полета, достигнув небывалой до него высоты: около 16 км. Но недолго числился он единственным человеком, так высоко забравшимся в стратосферу. Советские воздухоплаватели подняли флаг нашей страны еще на бóльшую высоту: сначала на 19 км, потом на 22 км. Подъем на 19 км был совершен на стратостате «СССР» тремя военными воздухоплавателями: Прокофьевым, Бирнбаумом и Годуновым. На высоте 19 км воздух в 15 раз менее плотен, чем внизу, у земли. Разреженный воздух почти не отбрасывает тех лучей солнца, от которых зависит голубой цвет небесного свода; оттого безоблачное небо там даже при полном свете солнца почти черное и лишь слегка отливает синеватым оттенком.

Второй стратостат построен был работниками ленинградского Осоавиахима и назывался «С-ОАХ-I», т. е. «Стратостат Осоавиахима первый». В нем поднялись летчик Федосеенко, инженер Васенко и молодой ученый Усыскин. Замечательный успех, достигнутый ими, – высота в 22 километра, – куплен был ценою жизни этих самоотверженных завоевателей неба. Стратостат при спуске потерпел крушение, и все трое найдены были в гондоле мертвыми. Гибель их, однако, не устрашила других исследователей, и сейчас работники Осоавиахима приступили уже к постройке нового стратостата «С-ОАХ-II».

Для подъема стратостатов существует предел, выше которого они никогда подняться не смогут. Строители стратостатов (например, Годунов) считают, что предел этот лежит на высоте 40 км, где воздух в 250 раз реже, чем тот, которым мы дышим внизу. Никакой стратостат, как бы огромен он ни был, не сможет поднять людей выше чем на 40 км.

Хотя люди и не забирались пока сами выше 22 км, они сумели все же узнать кое-что о свойствах воздуха на более значительных высотах. Туда много раз запускали небольшие воздушные шары (примерно в 1–2 метра поперечником) с подвязанными к ним легкими инструментами. Инструменты эти устроены так, что они сами на перематывающейся ленте отмечают температуру воздуха и выполняют другие измерения. Шары эти, называемые шарами-зондами, удавалось запускать до высоты 36 км. Выше разреженный воздух не может их удерживать. На высоте 50 км воздух в тысячу раз менее плотен, чем у земли; на высоте 100 км – в 120 тысяч раз. На такой высоте, можно сказать, воздуха почти уже нет. Еще выше пропадают последние его следы, и начинается безвоздушное небесное пространство. Одна сотня километров атмосферы – что значит это по сравнению с теми четырьмя тысячами сотен километров, которые отделяют Землю от Луны?

Итак, на пути к Луне лежит около 400 тыс. км пустого пространства, через которое не может перебраться ни шар, ни дирижабль, ни самолет.

Даже если бы между Землей и Луной был воздух, то и тогда на самолете или воздушном корабле невозможно было бы долететь до Луны. Расстояние до Луны вдесятеро больше окружности земного шара. А может ли самолет облететь десять раз кругом Земли, нигде не опускаясь? Не может; ему не хватит бензина, не хватит даже, чтобы облететь Землю один раз. Никакой самолет, никакой воздушный корабль не мог бы унести с собою запас горючего для четырехсот тысяч километров пути. Значит, будь даже пространство до Луны заполнено воздухом, все равно нельзя было бы до нее добраться на самолете или на воздушном корабле. Для такого путешествия надо придумать какой-нибудь другой способ передвижения.

Послушайте, что придумал для этого лет пятьдесят назад французский писатель Жюль Верн.