Ньютонова гора

Предоставим слово гениальному Ньютону, открывшему закон всемирного тяготения. В своих "Математических началах физики" он пишет (приводим отрывок ради облегчения понимания в вольном переводе):

"Брошенный камень под действием тяжести отклоняется от прямолинейного пути и падает на Землю, описывая кривую линию. Если бросить камень с большей скоростью, то он полетит дальше; поэтому может случиться, что он опишет дугу в десять, сто, тысячу миль и, наконец, выйдет за пределы Земли и не вернется на нее больше. Пусть AFB (рис. 47) представляет поверхность Земли, С - ее центр, a UD, UE, UF, UG - кривые линии, которые описывает тело, бросаемое в горизонтальном направлении с очень высокой горы со все большей и большей скоростью. Мы не принимаем во внимание противодействия атмосферы, т. е. предполагаем, что она совершенно отсутствует. При меньшей первоначальной скорости тело описывает кривую UD, при большей скорости - кривую UE, при еще больших скоростях - кривые UF, UG. При некоторой скорости тело обойдет вокруг всей Земли и возвратится к вершине горы, с которой его бросили. Так как при возвращении к исходному пункту скорость тела будет не меньше, чем, в самом начале, то тело будет продолжать двигаться и дальше по той же кривой".

Рис.47. Как должны падать камни, бросаемые на вершине горы с огромной скоростью в горизонтальном направлении

Если бы на этой воображаемой горе была пушка, то выброшенный ею снаряд при известной скорости никогда не упал, бы обратно на Землю, а стал бы безостановочно вращаться вокруг земного шара. Путем довольно простого расчета^* нетрудно определить, что это должно наступить при скорости около 8 км в секунду. Другими словами, снаряд, выбрасываемый пушкой со скоростью 8 км в секунду, навсегда покидает поверхность земного шара и становится спутником нашей планеты. Он будет мчаться в 17 раз быстрее, чем какая-либо точка на экваторе, и опишет полный оборот вокруг нашей планеты за 1 ч 24 мин.

^* (См. гл. 2 моей первой книги "Занимательная физика".)

Если же сообщить снаряду большую скорость, он будет вращаться около Земли уже не по кругу, а по более или менее вытянутому эллипсу, удаляясь от Земли на огромное расстояние. При еще большей начальной скорости снаряд навсегда удалится от нашей планеты в мировое пространство. Это должно наступить при начальной скорости около 11 км/с. (Во всех этих рассуждениях имеются в виду снаряды, движущиеся в пустом пространстве, а не в воздушной среде.)

Теперь посмотрим, можно ли осуществить полет на Луну тем способом, который предлагал Жюль Верн. Современные пушки сообщают снарядам скорость не более двух километров в первую секунду. Это в пять раз меньше той скорости, с какой тело может полететь на Луну. Герои романа думали, что если они соорудят исполинскую пушку и зарядят ее огромным количеством взрывчатых веществ, им удастся получить скорость, достаточную, чтобы отправить снаряд на Луну.