«Астрономия и смежные области: Популярные очерки»

Еще одна область астрономических наблюдений, в которой трудолюбие и мастерство значат больше, чем дорогие инструменты, — это поиск новых комет. Это требует очень натренированного глаза, чтобы комету можно было поймать среди толпы звезд, которые проносятся через поле зрения при движении телескопа. Также необходимо быть хорошо знакомым с рядом туманностей, которые очень похожи на кометы. Поиск можно вести практически с любым маленьким телескопом, если быть осторожным и использовать очень слабое увеличение. С четырехдюймовым телескопом следует использовать увеличение, не превышающее двадцати. Чтобы искать с легкостью и наилучшим образом, наблюдатель должен иметь то, что среди астрономов фамильярно известно как «телескоп со сломанной спиной». Этот инструмент имеет окуляр на конце оси, где никто никогда не подумал бы его искать. Поворачивая инструмент вокруг этой оси, он просматривает пространство от одного горизонта через зенит до другого горизонта, без необходимости для наблюдателя двигать головой. Это достигается наличием отражателя в центральной части инструмента, который направляет лучи света под прямым углом через ось.

[Иллюстрация: «КОМЕТНЫЙ ИСКАТЕЛЬ СО СЛОМАННОЙ СПИНОЙ»]

Насколько хорошо этот поиск может проводиться наблюдателями с ограниченными средствами в их распоряжении, показывают успехи нескольких американских наблюдателей, среди которых хорошо известны г-да У. Р. Брукс, Э. Э. Барнард и Льюис Свифт. Кометные открытия этих людей служат отличной иллюстрацией того, как много можно сделать с минимальными средствами, когда берешься за дело с правильным духом.

Большее число удивительных телескопических объектов следует искать далеко за пределами Солнечной системы, в регионах, откуда свету требуются годы, чтобы достичь нас. Из-за их огромного расстояния эти объекты обычно требуют самых мощных телескопов, чтобы их можно было увидеть наилучшим образом; но есть довольно много таких, которые находятся в пределах досягаемости любителя. Глядя на Млечный Путь, особенно на его южную часть, в ясный зимний или летний вечер, можно увидеть здесь и там пучки света. При исследовании этих пучков в телескоп обнаружится, что они состоят из скоплений звезд. Многие из этих групп обладают величайшей красотой даже при умеренной оптической силе. Из всех групп в Млечном Пути самая известная — та, что находится в рукоятке меча Персея, которую можно видеть в течение большей части года и которая отчетливо видна невооруженным глазом как пятно рассеянного света. В телескоп в этом пятне видны два тесно связанных звездных скопления, или, возможно, нам следует скорее сказать, два центра конденсации.

Другой объект того же класса — Ясли в созвездии Рака. Его можно очень отчетливо увидеть невооруженным глазом в ясную безлунную ночь зимой или весной как слабый туманный объект, окруженный тремя маленькими звездами. Самый маленький телескоп показывает его как группу звезд.

Из всех звездных объектов великая туманность Ориона — та, что больше всего очаровывала астрономов двух столетий. Она отчетливо видна невооруженным глазом, и ее можно найти без труда в любую зимнюю ночь. Три яркие звезды, образующие пояс меча Ориона, известны каждому, кто замечал это созвездие. Ниже этого пояса видна другая тройка звезд, не такая яркая и лежащая в направлении с севера на юг. Средняя звезда этой тройки — великая туманность. Сначала невооруженный глаз не видит ничего, что отличало бы ее от других звезд, но если присмотреться, можно увидеть, что она имеет туманный вид. Четырехдюймовый телескоп покажет ее любопытную форму. Не последней из ее интересных особенностей являются четыре звезды, известные как «Трапеция», которые расположены в темной области вблизи ее центра. На самом деле вся туманность усеяна звездами, которые значительно усиливают эффект, производимый ее таинственным видом.

Великая туманность Андромеды по интересу уступает только туманности Ориона. Как и первая, она отчетливо видна невооруженным глазом, имея вид слабой кометы. Самая любопытная особенность этого объекта заключается в том, что, хотя самые мощные телескопы не разрешают его на звезды, в спектроскопе он выглядит так, будто это твердое вещество, светящееся собственным светом.

Вышеприведенное — лишь выборка из бесчисленного множества объектов, которые небеса предлагают для телескопического изучения. Многие из них описаны в астрономических трудах, но любитель может удовлетворить свое любопытство почти в любой степени, разыскивая их самостоятельно.

[Иллюстрация с подписью: ТУМАННОСТЬ В ОРИОНЕ]

С 1878 года на Юпитере обычно было видно красное пятно, не похожее ни на одно из замеченных ранее. Сначала в течение нескольких лет это был очень заметный объект, но постепенно он поблек, так что с 1890 года его можно было разобрать только с трудом. Но сейчас он рассматривается как постоянная особенность планеты. Есть некоторые основания полагать, что его время от времени видели задолго до того, как к нему было привлечено внимание. Несомненно, когда его вообще можно увидеть, практика наблюдения таких объектов важнее размера телескопа.

VI

ЧЕМ ЗАНИМАЮТСЯ АСТРОНОМЫ

Ни в одной области науки человеческие знания не расширились в наше время больше, чем в астрономии. Сорок лет назад астрономические исследования казались совершенно бесплодными в плане результатов, представляющих большой интерес или ценность для нашей расы. Наблюдатели мира работали по традиционной системе, выдавая результаты в бесконечном потоке, не видя никакой перспективы великих обобщений, к которым они могли бы в конечном итоге привести. Теперь все изменилось. Был разработан новый инструмент, спектроскоп, о степени откровений которого мы только начинаем узнавать, хотя он используется уже более тридцати лет. Применение фотографии расширилось настолько, что в некоторых важных областях астрономической работы наблюдатель просто фотографирует явление, которое он должен изучить, а затем делает свое наблюдение по проявленному негативу.

Мир астрономии — один из самых занятых, которые можно найти сегодня, и автор предлагает, с любезного согласия читателя, совершить с ним прогулку по нему и посмотреть, что происходит. Мы можем начать наш осмотр с тела, которое для нас, после Земли, является самым важным во Вселенной. Я имею в виду Солнце. В Гринвичской обсерватории Солнце уже более двадцати лет регулярно фотографируется в каждый ясный день с целью определения изменений, происходящих в его пятнах. В последние годы эти наблюдения были дополнены другими, сделанными на станциях в Индии и на Маврикии, так что благодаря их сочетанию совершенно исключительным является случай, когда проходит целый день без того, чтобы не была сделана хотя бы одна фотография. На этих наблюдениях должно главным образом основываться наше знание любопытного цикла изменений солнечных пятен, который проходит период около одиннадцати лет, но причину которого никто до сих пор не смог установить.

Эта Гринвичская система была расширена и улучшена американцем. Профессор Джордж Э. Хейл, бывший директор Йеркской обсерватории, разработал инструмент для фотографирования Солнца с помощью одного луча спектра. Свет, испускаемый кальцием, основой извести и одним из веществ, наиболее распространенных на Солнце, часто выбирается для воздействия на пластинку.

Институт Карнеги недавно организовал предприятие для проведения изучения Солнца в сочетании лучших условий, чем когда-либо прежде. Первое требование в таком случае — самый способный и полный энтузиазма работник в этой области, готовый посвятить все свои силы ее развитию. Это требование находит воплощение в лице самого профессора Хейла. Следующее требование — атмосфера величайшей прозрачности и расположение на большой высоте над уровнем моря, чтобы прохождение света от Солнца к наблюдателю как можно меньше препятствовалось туманами и парами вблизи поверхности Земли. Это требование достигается размещением обсерватории на горе Вилсон, недалеко от Пасадены, Калифорния, где климат признан лучшим из всех в Соединенных Штатах и, вероятно, не уступает климату любой другой достижимой точки в мире. Третье требование — лучшие инструменты, специально разработанные для удовлетворения требований. В этом отношении мы можем быть уверены, что ничто, достижимое человеческой изобретательностью, не будет упущено.

Таким образом, оснащенный, профессор Хейл приступил к задаче изучения Солнца и записи изо дня в день всех происходящих в нем изменений, используя специально разработанные инструменты для каждой поставленной цели. Фотография используется почти во всем исследовании. Полное описание работы потребовало бы перечисления технических деталей, в которые нам сейчас нет нужды вдаваться. Поэтому пусть будет достаточно сказать в общем плане, что изучение Солнца ведется в масштабе и с энергией, достойными самого важного предмета, который предстает перед астрономом. Тесно связана с этой работой деятельность профессора Лэнгли и д-ра Эббота в Астрофизической обсерватории Смитсоновского института, которые недавно завершили одну из самых важных работ, когда-либо проводившихся по свету Солнца. Они годами анализировали те его лучи, которые, хотя и совершенно невидимы для наших глаз, имеют ту же природу, что и лучи света, и ощущаются нами как тепло. Чтобы сделать это, Лэнгли изобрел своего рода искусственный глаз, который он назвал болометром, в котором зрительный нерв сделан из чрезвычайно тонкой полоски металла, настолько незначительной, что ее едва можно увидеть, по которой проходит электрический ток. Этот глаз был бы настолько ослеплен теплом, излучаемым телом человека, что при использовании его необходимо защищать от всего такого тепла, заключая в футляр, поддерживаемый при постоянной температуре путем погружения в воду. С помощью этого глаза два наблюдателя нанесли на карту тепловые лучи Солнца с такой степенью и с такой точностью, которые были ранее совершенно неизвестны.

Вопрос о возможных изменениях в излучении Солнца и о связи этих изменений с благополучием человека все еще ускользает от нашего пристального внимания. Несмотря на все предпринятые усилия, физик сегодняшнего дня еще не смог сделать ничего похожего на точное определение общего количества тепла, получаемого от Солнца. Самые большие измерения почти вдвое превышают самые маленькие. Это отчасти объясняется тем, что атмосфера поглощает неизвестную и переменную долю солнечных лучей, проходящих через нее, а отчасти — трудностью отличить тепло, излучаемое Солнцем, от тепла, излучаемого земными объектами.

В одном недавнем случае изменение солнечного излучения было замечено в различных частях мира и представляет особый интерес, поскольку, по-видимому, нет сомнений относительно его происхождения. В последней части 1902 года было обнаружено чрезвычайное уменьшение интенсивности солнечного тепла, измеренное болометром и другими инструментами. Это продолжалось в течение первой части 1903 года с большими вариациями в разных местах, и прошло более года после первого уменьшения, прежде чем солнечные лучи снова приняли свою обычную интенсивность.

Этот результат сейчас приписывается извержению горы Пеле, во время которого огромная масса вулканической пыли и пара была выброшена в верхние слои воздуха и постепенно разнесена по всей Земле ветрами и течениями. Многие из наших читателей могут помнить, что нечто еще более поразительное произошло после великого катаклизма на Кракатау в 1883 году, когда в течение более года красные закаты и красные сумерки такой глубины оттенка, какой никогда раньше не наблюдалось, были видны в каждой части мира.

То, что мы называем универсалогией — знание структуры и протяженности Вселенной, — должно начинаться с изучения звездного неба, каким мы его видим. На небе, вероятно, есть сто миллионов звезд, доступных для телескопического зрения. Это число слишком велико, чтобы позволить изучать все звезды индивидуально; однако, чтобы сформировать основу для какого-либо вывода, мы должны знать положения и расположение как можно большего их числа.

Для этого первая потребность — каталог, дающий очень точные положения как можно большего числа более ярких звезд. Основные национальные обсерватории, а также некоторые другие, заняты удовлетворением этой потребности. К настоящему времени около 200 000 звезд, видимых в наших широтах, были каталогизированы по этому точному плану, и работа все еще продолжается. В той части неба, которую мы никогда не видим, потому что она видна только из южного полушария, соответствующая работа далеко не так обширна. Сэр Дэвид Гилл, астроном на мысе Доброй Надежды, а также директора других южных обсерваторий заняты тем, чтобы продвигать ее вперед так быстро, как позволяют ограниченные средства в их распоряжении.

Следующей в очереди идет работа по простому перечислению как можно большего числа звезд. Здесь самые точные положения не требуются. Необходимо только нанести положение каждой звезды с достаточной точностью, чтобы отличить ее от всех соседей. Около 400 000 звезд были в течение последней половины столетия перечислены таким образом в обсерватории Бонна Аргеландером, Шенфельдом и их помощниками. Эта работа сейчас проводится в южном полушарии в большом масштабе Томе, директором обсерватории Кордова в Аргентинской Республике. Она была основана тридцать лет назад нашим д-ром Б. А. Гулдом, который передал ее д-ру Томе в 1886 году. Последний к настоящему времени определил и опубликовал положения почти полумиллиона звезд. Эта работа Томе распространяется на более слабые звезды, чем любая другая, предпринятая до сих пор, так что по мере ее продолжения у нас появляется больше звезд, перечисленных в регионе, невидимом в средних северных широтах, чем для той части неба, которую мы можем видеть. К настоящему времени вышли три тома кварто, дающие положения и величины звезд. Потребуется еще два или три тома и, возможно, десять или пятнадцать лет, чтобы завершить работу.

Около двадцати лет назад было обнаружено, что с помощью телескопа, специально адаптированного для этой цели, можно сфотографировать гораздо больше звезд, чем инструмент того же размера показал бы глазу. Это открытие вскоре было применено в различных кругах. Сэр Дэвид Гилл с характерной энергией сфотографировал звезды южного неба в количестве почти полумиллиона. Поскольку было не в его силах измерить и вычислить положения звезд по своим пластинкам, последние были отправлены профессору Дж. К. Каптейну из Голландии, который взял на себя огромный труд по сбору их в каталог, последний том которого был опубликован в 1899 году. Один любопытный результат этого предприятия заключается в том, что работа по перечислению звезд более полна для южного полушария, чем для северного.

Другая великая фотографическая работа, которая сейчас ведется, имеет дело с миллионами звезд, с которыми невозможно работать индивидуально. Пятнадцать лет назад ассоциация обсерваторий в обоих полушариях предприняла попытку составить фотографическую карту неба в самом большом масштабе. Некоторые части этой работы сейчас приближаются к завершению, но в других она все еще находится в отсталом состоянии из-за неспособности нескольких южноамериканских обсерваторий выполнить свою часть программы. Когда все будет сделано, у нас будет картина неба, изучение которой может потребовать труда целого поколения астрономов.

Совершенно независимо от этой работы Гарвардский университет под руководством профессора Пикеринга продолжает работу по фотографированию неба в удивительном масштабе. По этому плану нам не нужно оставлять потомкам узнавать, есть ли какие-либо изменения на небесах, ибо одним из результатов предприятия стало открытие тринадцати новых звезд, которые время от времени вспыхивают на небесах в точках, где раньше никаких не было известно. Работа профессора Пикеринга постоянно расширялась и улучшалась, пока около 150 000 фотографических пластинок, показывающих время от времени места бесчисленных миллионов звезд среди их собратьев, не были накоплены в Гарвардской обсерватории. Не менее примечательным, чем это богатство материала, стало развитие мастерства в работе с ним. Некоторое представление о работе можно получить, поразмыслив над тем, что тридцать лет назад тщательное изучение небес астрономами, посвятившими свою жизнь этой задаче, привело к открытию около двух или трех сотен звезд, меняющих свой свет. Теперь в Гарварде, благодаря острым глазам, изучающим и сравнивающим последовательные фотографии не только изолированных звезд, но и скоплений и агломераций звезд в Млечном Пути и в других местах, были сделаны открытия таких объектов, исчисляемые сотнями, и работа идет со все возрастающей скоростью. Действительно, количество переменных звезд, известных сейчас, таково, что их изучение как индивидуальных объектов больше не является достаточным, и впредь их нужно рассматривать статистически в отношении их распределения в пространстве и их отношений друг к другу, как перепись классифицирует все население, не принимая во внимание индивидуумов.

Упомянутые работы посвящены звездам. Однако небесные пространства содержат не только звезды, но и туманности; и фотография в настоящее время может быть даже более успешной в их отображении, чем в отображении звезд. Несколько лет назад покойный Килер в Ликской обсерватории решил выяснить, чего можно добиться, направив зеркальный телескоп Кроссли на небо и поместив чувствительную фотопластинку в фокус. Он был удивлен, обнаружив, что на пластинке запечатлелось огромное количество туманностей, о существовании которых ранее даже не подозревали. К настоящему времени составлены списки положений около 8000 таких объектов. Килер установил, что на небе, вероятно, существует 200 000 туманностей, которые можно сфотографировать с помощью рефлектора Кроссли. Но работа по созданию этих фотографий настолько велика, а количество зеркальных телескопов, которые можно для этого применить, настолько мало, что никто не решился всерьез приступить к ней. Примечательно, что лишь очень малая часть этих объектов, которые можно сфотографировать, видна глазу даже в самый мощный телескоп.

Эту демонстрацию возможностей зеркального телескопа можно считать одним из важнейших открытий нашего времени в области характеристик астрономических инструментов. Давно известно, что изображение, формируемое в фокусе лучшего рефрактора, страдает от несовершенства, возникающего из-за различного воздействия линз на световые лучи разных цветов. Поэтому изображение звезды в таком инструменте никогда нельзя увидеть или сфотографировать как настоящую точку, а только как небольшое диффузное пятно. В зеркальном телескопе этой трудности удается избежать, но возникает новая — изгиб зеркала под влиянием собственного веса. Устройства для преодоления этого были настолько далеки от успеха, что, когда мистер Кроссли подарил свой инструмент Ликской обсерватории, опасались, что с его помощью удастся сделать немногое. Но, как часто бывает в человеческих делах вне астрономии, когда изобретательные и способные люди посвящают свое внимание тщательному изучению проблемы, выяснилось, что можно достичь новых результатов. Так, вскоре то, что считалось второстепенным инструментом, проявило не только качества, о которых ранее не подозревали, но и стало средством важного дополнения методов астрономических исследований.

Чтобы наши знания о положении звезды были полными, мы должны знать ее расстояние. Его можно измерить только с помощью параллакса звезды — то есть небольшого изменения ее направления, вызванного движением нашей Земли по своей орбите. Но расстояние, о котором идет речь, настолько огромно, что это изменение неизмеримо мало, за исключением, пожалуй, нескольких сотен звезд, и даже для них его измерение почти ставит в тупик мастерство самого опытного астронома. Прогресс в этом направлении поэтому очень медленный, и, вероятно, еще нет и сотни звезд, параллакс которых был установлен с какой-либо степенью достоверности. Доктор Чейз в настоящее время завершает важную работу такого рода в Йельской обсерватории.

При самых совершенных телескопических наблюдениях, как и невооруженным глазом, звезды кажутся одинаковыми, если не считать того, что они сильно различаются по яркости и несколько по цвету. Но когда их свет анализируется спектроскопом, обнаруживается, что едва ли найдутся две в точности одинаковые звезды. Важная часть работы астрофизических обсерваторий, особенно Гарвардской, состоит в фотографировании спектров тысяч звезд и изучении выявленных таким образом особенностей. В Гарварде большая часть этой работы выполняется в рамках деятельности Мемориала Генри Дрейпера, основанного его вдовой в память о выдающемся исследователе из Нью-Йорка, который скончался двадцать лет назад.

Сравнивая спектры звезд, сэр Уильям Хаггинс развил идею о том, что эти тела, подобно людям, имеют свою историю жизни. В младенчестве они являются туманностями, а прогресс к старости отмечается постоянным увеличением плотности их вещества. Их температура также меняется способом, аналогичным жизненной силе человека. В течение определенного времени звезда постоянно становится все горячее и горячее. Но этому должен прийти конец, и в старости она остывает. Каков возраст звезды, трудно даже предположить. Это многие миллионы лет, возможно, сотни, а может быть, даже тысячи миллионов.

Некоторая попытка указать звездную величину включена в каждый значительный каталог звезд. Работа по определению величин с наибольшей точностью настолько трудоемка, что должна продвигаться довольно медленно. Она ведется в широком масштабе в Гарвардской обсерватории, а также в Потсдамской обсерватории в Германии.

Теперь мы переходим к вопросу об изменениях во внешнем виде ярких звезд. Кажется вполне достоверным, что более одного процента этих тел в той или иной степени меняют свой блеск. Наблюдения за этими колебаниями, по крайней мере в случае более ярких звезд, могут проводиться без какого-либо инструмента, более дорогого, чем хороший театральный бинокль — фактически, в случае звезд, видимых невооруженным глазом, вообще без какого-либо инструмента.

Как правило, блеск этих звезд меняется в течение регулярного периода, который иногда составляет всего несколько часов, но обычно — несколько дней, часто — значительную часть года или даже восемнадцать месяцев. Наблюдения за этими звездами проводятся для определения длины периода и закона изменения яркости. Любой человек с хорошим зрением и навыками в проведении оценок может проводить наблюдения, если уделит достаточно сил самообучению; но они требуют такой степени осторожности и усердия, которой нельзя ожидать ни от кого, кроме энтузиаста этого предмета. Одним из самых успешных наблюдателей нашего времени является мистер У. А. Робертс, житель Южной Африки, которому англо-бурская война не помешала продолжать следить за южным небом, что привело к значительному расширению наших знаний о переменных звездах. Есть также довольно много астрономов в Европе и Америке, которые сделали это конкретное исследование своей специальностью.

За последние пятнадцать лет искусство измерения скорости, с которой звезда приближается к нам или удаляется от нас, было доведено до удивительной степени совершенства. Инструментом, с помощью которого это было впервые сделано, был спектроскоп; сейчас он заменен другим того же общего типа, называемым спектрографом. Последний отличается от первого только тем, что спектр звезды фотографируется, и наблюдатель делает свои измерения по негативу. Этот метод впервые был широко применен в Потсдамской обсерватории в Германии и в последнее время стал одной из специальностей Ликской обсерватории, где профессор Кэмпбелл довел его до нынешней степени совершенства. Йеркская обсерватория также начинает работу в этом же направлении, где профессор Фрост уже соперничает с Ликской обсерваторией в точности своих измерений.

Давайте теперь вернемся к нашей собственной маленькой колонии и посмотрим, что делается для продвижения наших знаний о Солнечной системе. Она состоит из планет, на одной из которых мы живем, лун, вращающихся вокруг них, комет и метеорных тел. Основные национальные обсерватории поддерживают более или менее упорядоченную систему наблюдений за положениями планет и их спутников, чтобы определить законы их движения. Как и в случае со звездами, необходимо продолжать эти наблюдения в течение длительных периодов времени, чтобы можно было обнаружить все, что только возможно узнать.

Наша собственная Луна — одна из загадок для астронома-математика. Наблюдения показывают, что она отклоняется от своего предсказанного места и что это отклонение продолжает расти. Правда, оно не очень велико, если измерять его по обычному стандарту. Время, когда лунная тень прошла через заданную точку недалеко от Норфолка во время полного затмения 29 мая 1900 года, отличалось всего на семь секунд от времени, указанного в «Астрономическом ежегоднике». Путь тени по Земле отклонился не более чем на одну-две мили. Но, несмотря на то что эти отклонения малы, они показывают, что что-то не так, и никто до сих пор не выяснил, что именно. Хуже того, отклонение быстро растет. Наблюдатели полного затмения в августе 1905 года были удивлены, обнаружив, что оно началось на двадцать секунд раньше предсказанного времени. Математические задачи, связанные с исправлением этой ошибки, настолько сложны, что лишь изредка в мире появляется математик, который достаточно способен и смел, чтобы взяться за них.

Сейчас кажется почти несомненным, что Юпитер — это миниатюрное солнце, только недостаточно горячее на поверхности, чтобы светить собственным светом. То, в чем он больше всего напоминает Солнце, заключается в том, что его экваториальные области вращаются быстрее, чем области вблизи полюсов. Это показывает, что то, что мы видим, не является твердым телом. Но никому из внимательных наблюдателей пока не удалось определить закон этого различия во вращении.

Двенадцать лет назад подозрение, которое давно высказывалось, что ось вращения Земли время от времени немного меняется, было подтверждено Чандлером. Результатом этого является небольшое изменение широты всех мест на поверхности Земли, которое можно определить с помощью точных наблюдений. Национальная геодезическая ассоциация учредила четыре обсерватории на одной и той же параллели — одну в Гейтерсберге, штат Мэриленд, другую на тихоокеанском побережье, третью в Японии и четвертую в Италии — для изучения этих вариаций путем непрерывных наблюдений из ночи в ночь. Эта работа сейчас ведется по хорошо продуманному плану.

Факт, который привлечет внимание наших читателей по эту сторону Атлантики, — это успех американских астрономов. Шестьдесят лет назад нельзя было сказать, что на американском континенте есть известная обсерватория. Развитие астрономии ограничивалось профессором здесь и там, у которого редко было что-то лучше маленького телескопа, с помощью которого он показывал небесные тела своим студентам. Но за последние тридцать лет все это изменилось. Общее количество опубликованных исследований у нас все еще меньше, чем на континенте Европы, но о числе людей, достигших у нас высочайшего успеха, можно судить по одному факту. Королевское астрономическое общество Англии ежегодно присуждает медаль английскому или иностранному астроному, признанному наиболее достойным ее. Число этих медалей, присужденных американцам за двадцать пять лет, примерно равно числу медалей, присужденных астрономам всех других наций, кроме английской. То, что это превосходство не уменьшается, подтверждается присуждением медалей американцам в течение трех лет подряд — 1904, 1905 и 1906 годах. Получателями были Хейл, Босс и Кэмпбелл. Из пятидесяти иностранных членов, избранных этим обществом за их выдающиеся заслуги в астрономических исследованиях, не менее восемнадцати — более одной трети — являются американцами.

VII

ЖИЗНЬ ВО ВСЕЛЕННОЙ

Насколько мы можем судить по тому, что видим на нашем земном шаре, возникновение жизни является одной из величайших и самых непрерывных целей природы. Жизнь отсутствует только в регионах вечного мороза, где у нее никогда не было возможности начаться; в местах, где температура близка к точке кипения, которая, как установлено, губительна для нее; и под поверхностью Земли, где не могут произойти никакие изменения, необходимые для нее. В пределах, налагаемых этими запретительными условиями — то есть в диапазоне температур, при которых вода сохраняет свое жидкое состояние, и в регионах, куда могут проникать солнечные лучи, где может дуть ветер и существовать вода в жидкой форме, — жизнь является всеобщим правилом. То, насколько расточительной кажется природа в своем производстве, — слишком банальный факт, чтобы на нем останавливаться. Мы все читали о миллионах микробов, которые уничтожаются ради каждого, достигающего зрелости. Даже высшие формы жизни встречаются почти повсюду. Были обнаружены лишь небольшие острова, которые были необитаемы, а животные более высокого порядка распространены так же широко, как и человек.

Если было бы слишком смело утверждать, что все условия могут иметь соответствующие им формы жизни, то было бы столь же неверно в другую сторону утверждать, что жизнь может существовать только при тех точных условиях, которые питают ее на этой планете. В этой связи весьма примечательно, что, хотя в одном направлении мы видим, как жизнь подходит к концу, в другом направлении мы видим, как она процветает все больше и больше вплоть до предела. Эти два направления — жара и холод. Мы не можем предположить, что жизнь развилась бы в какой-либо значительной степени в регионе вечного мороза, таком как полярные области нашего земного шара. Но мы не находим никакого конца ей по мере того, как климат становится теплее. Напротив, всем известно, что тропики являются самыми плодородными регионами земного шара в плане ее производства. Пышность растительности и количество животных постоянно увеличиваются, чем тропичнее становится климат. Где может быть установлен предел, никто не может сказать. Но он, несомненно, был бы намного выше нынешней температуры экваториальных регионов.

Часто говорили, что это не относится к человеческой расе, что людям не хватает энергии в тропиках. Но человеческая энергия зависит от столь многих условий, наследственных и прочих, что мы не можем рассматривать низшее развитие человечества в тропиках как обусловленное исключительно температурой. Физически говоря, ни одни люди не достигают лучшего развития, чем многие племена, населяющие более теплые регионы земного шара. Неполноценность жителей этих регионов в интеллектуальной силе, скорее, является результатом наследственности расы, чем температуры.

Мы все знаем, что эта Земля, на которой мы живем, — лишь один из бесчисленных миллионов шаров, разбросанных по просторам бесконечного космоса. Насколько нам известно, большинство этих шаров совершенно не похожи на Землю, находясь при температуре настолько высокой, что, подобно нашему Солнцу, они светят собственным светом. В таких мирах мы можем считать вполне достоверным, что никакая организованная жизнь существовать не могла бы. Но доказательств того, что темные и непрозрачные миры, подобные нашему, существуют и вращаются вокруг своих солнц, как Земля, на которой мы живем, вращается вокруг своего центрального светила, становится все больше. Хотя число таких обнаруженных шаров еще невелико, обстоятельства, при которых они найдены, заставляют нас верить, что их фактическое число может быть таким же, как число видимых звезд, усеивающих небо. Если это так, то велика вероятность того, что миллионы из них по сути подобны нашему земному шару. Есть ли у нас основания полагать, что жизнь существует в этих других мирах?

Читатель не ожидает от меня положительного ответа на этот вопрос. Следует признать, что с научной точки зрения у нас нет ясности по этому вопросу, а следовательно, и нет положительных оснований для вывода. Мы можем рассуждать только по аналогии и на основе того, что знаем о происхождении и условиях жизни вокруг нас, и предполагать, что те же самые силы, которые действуют здесь, обнаружились бы при подобных условиях и в других частях Вселенной.

Если мы спросим, каково было мнение людей, то исторически мы знаем, что наша раса во все периоды своей истории населяла другие регионы существами, даже более высокими по уровню развития, чем мы сами. Боги и демоны более ранней эпохи обладали силами, большими, чем те, что дарованы человеку, — силами, которые они могли использовать для определения человеческой судьбы. Но до того времени, как Коперник показал, что планеты — это другие миры, местоположение этих воображаемых существ было довольно неопределенным. Поэтому было вполне естественно, что, когда выяснилось, что Луна и планеты — это темные шары размером, сопоставимым с размером самой Земли, они стали обиталищами существ, подобных нам самим.

Тенденция современных открытий была направлена против доведения этого взгляда до крайности, как будет показано в дальнейшем. Прежде чем рассматривать трудности на пути принятия его в самом широком смысле, давайте перейдем к некоторым предварительным соображениям о происхождении и распространенности жизни, насколько у нас есть для этого надежная основа.

Поколение назад происхождение жизни на нашей планете было одной из величайших загадок науки. Все факты, выявленные в ходе исследования прошлой истории нашей Земли, казалось, показывали, почти без возможности сомнения, что было время, когда она была огненной массой, не более способной служить обителью живого существа, чем внутренность сталеплавильной печи Бессемера. Поэтому в течение определенного периода должно было произойти зарождение жизни на ее поверхности. Но, насколько зашло исследование — действительно, насколько оно зашло к настоящему времени, — не было обнаружено, чтобы жизнь возникала сама по себе. Живой зародыш кажется необходимым для начала любой живой формы. Откуда же тогда взялся первый зародыш? Многие из наших читателей могут помнить предположение сэра Уильяма Томсона, ныне лорда Кельвина, сделанное двадцать или тридцать лет назад, что жизнь могла быть занесена на нашу планету падением метеора из космоса. Это, однако, не решает трудности — более того, это только сделало бы ее большей. Это все еще оставляет открытым вопрос, как жизнь началась на метеоре; и, допуская это, почему она не была уничтожена жаром, возникшим при прохождении метеора через воздух. Популярный взгляд, что жизнь началась благодаря особому акту творческой силы, казался почти навязанным человеку неспособностью науки обнаружить какое-либо другое ее начало. Нельзя сказать, что даже сегодня было фактически обнаружено что-то определенное, чтобы опровергнуть этот взгляд. Все, что мы можем сказать об этом, — это то, что он не согласуется с общими взглядами современной науки на начало вещей, и что те, кто отказывается принять его, должны придерживаться мнения, что при определенных преобладающих условиях жизнь начинается в результате очень постепенного процесса, подобного тому, посредством которого формы, напоминающие рост, по-видимому, возникают даже в условиях, столь неблагоприятных, как те, что существуют в бутылке с кислотой.

Но для нашей цели совсем не обязательно решать этот вопрос. Если жизнь существовала благодаря творческому акту, абсурдно предполагать, что этот акт ограничивался одним из бесчисленных миллионов миров, разбросанных по космосу. Если она началась на определенной стадии эволюции в результате естественного процесса, возникнет вопрос: какие условия благоприятны для начала этого процесса? Здесь мы вполне оправданы в своих рассуждениях, исходя из того, что, допуская этот процесс, происходило на нашем земном шаре в течение его прошлой истории. Один из самых элементарных принципов, принятых человеческим разумом, заключается в том, что подобные причины производят подобные следствия. Особые условия, при которых мы находим развитие жизни вокруг нас, можно всесторонне суммировать как наличие воды в жидкой форме и присутствие азота, возможно, свободного в первую очередь, но сопровождаемого веществами, с которыми он может образовывать соединения. Кислород, водород и азот являются, таким образом, фундаментальными требованиями. Добавление кальция или других форм материи, необходимых для существования твердого мира, само собой разумеется. Вопрос теперь в том, существуют ли эти необходимые условия в других частях Вселенной.

Спектроскоп показывает, что, насколько это касается химических элементов, другие миры состоят из тех же элементов, что и наш. Водород, в частности, существует повсюду, и у нас есть основания полагать, что то же самое верно для кислорода и азота. Кальций, основа извести, почти универсален. Что касается химических элементов, мы можем поэтому принять как должное, что условия, при которых начинается жизнь, очень широко распространены во Вселенной. Поэтому противоречит всем аналогиям природы предполагать, что жизнь началась только в одном мире.

Научный вывод, основанный на фактах, столь многочисленных, что они не допускают серьезных сомнений, заключается в том, что в течение истории нашего земного шара происходило постоянно улучшающееся развитие жизни. С прохождением веков за веками возникают новые формы, более высокие по уровню, чем те, что предшествовали им, пока, наконец, не появляется разум и не утверждает свое господство. В недавней известной работе Альфред Рассел Уоллес утверждал, что это развитие жизни требовало присутствия столь редкого сочетания условий, что нет оснований полагать, что оно преобладало где-либо, кроме нашей Земли. В настоящем обсуждении совершенно невозможно проследить его рассуждения в деталях; но мне они кажутся совершенно неубедительными. Не только жизнь, но и интеллект процветают на этом земном шаре при большом разнообразии условий в отношении температуры и окружения, и нельзя привести ни одной веской причины, почему при определенных условиях, которые часто встречаются во Вселенной, разумные существа не могли бы достичь высочайшего развития.

Теперь давайте посмотрим на предмет с точки зрения математической теории вероятностей. Фундаментальный принцип этой теории заключается в том, что, как бы маловероятен ни был результат при одной попытке, если предположить, что он вообще возможен, он обязательно произойдет после достаточного количества попыток — и снова и снова, если попытки повторяются достаточно часто. Например, если бы миллион зерен кукурузы, из которых только одно было красным, были помещены в кучу, и от человека с завязанными глазами потребовалось бы пошарить в куче, выбрать зерно, а затем положить его обратно, шансы были бы миллион к одному против того, что он вытащит красное зерно. Если бы вытягивание означало, что он должен умереть, разумный человек не стал бы беспокоиться о том, что ему приходится вытягивать зерно. Вероятность его смерти была бы не так велика, как фактическая вероятность того, что он действительно умрет в течение следующих двадцати четырех часов. И все же, если бы от всего человечества потребовалось пойти на этот риск, несомненно, около полутора тысяч, или один из миллиона, из всей человеческой семьи вытянули бы красное зерно и встретили бы свою смерть.

Теперь примените этот принцип к Вселенной. Давайте предположим, для фиксации идей, что существует сто миллионов миров, но шансы составляют тысячу к одному против того, что любой из них, взятый наугад, будет пригоден для высочайшего развития жизни или для эволюции разума. Шансы все равно были бы таковы, что сто тысяч из них были бы населены разумными существами, которых мы называем людьми. Но где нам искать эти миры? Этого никто не может сказать. Мы только делаем вывод из статистики звезд — и этот вывод достаточно хорошо обоснован, — что число миров, которые, насколько нам известно, могут быть обитаемы, исчисляется тысячами, а возможно, и миллионами.

В столь огромном количестве тел мы должны ожидать всякого разнообразия условий в отношении температуры и окружения. Если мы предположим, что особые условия, которые преобладают на нашей планете, необходимы для высших форм жизни, у нас все еще есть основания полагать, что эти же условия преобладают в тысячах других миров. Тот факт, что мы могли бы найти условия в миллионах других миров неблагоприятными для жизни, не опроверг бы существование последней в бесчисленных мирах, расположенных иначе.

Переходя теперь от общего вопроса к конкретному, мы все знаем, что единственные миры, условия которых могут быть предметом наблюдения, — это планеты, вращающиеся вокруг Солнца, и их спутники. Вопрос о том, обитаемы ли эти тела, — это вопрос, который, конечно, полностью выходит за рамки не только наших возможностей наблюдения в настоящее время, но и любого прибора исследования, который мы можем себе представить, что люди могут придумать. Если Марс обитаем, и если жители этой планеты обладают равными с нами способностями, проблема простого создания освещения, которое можно было бы увидеть в наш мощнейший телескоп, была бы выше всех обычных усилий целой нации. Непрерывная квадратная миля пламени была бы невидима в наших телескопах, но сто квадратных миль могли бы быть видны. Поэтому мы не можем ожидать увидеть какие-либо признаки работ жителей даже на Марсе. Все, что мы можем сделать, — это установить с большей или меньшей вероятностью, существуют ли условия, необходимые для жизни, на других планетах системы.

Поскольку Луна находится к нам ближе всех небесных тел, мы можем высказаться более определенно в ее случае, чем в любом другом. Мы знаем, что ни воздух, ни вода не существуют на Луне в количествах, достаточных для того, чтобы быть обнаруженными самыми чувствительными тестами, имеющимися в нашем распоряжении. Несомненно, что плотность атмосферы Луны, если она вообще существует, составляет менее тысячной доли плотности той, что окружает нас. Вакуум больше, чем любой обычный воздушный насос способен создать. Мы едва ли можем предположить, что столь малое количество воздуха могло бы принести хоть какую-то пользу в поддержании жизни; животное, которое могло бы обойтись таким малым количеством, могло бы обойтись и вовсе без него.

Но доказательство отсутствия жизни еще сильнее, когда мы рассматриваем результаты фактических телескопических наблюдений. Объект, такой как обычный городской квартал, можно было бы обнаружить на Луне. Если бы на ее поверхности присутствовало что-то вроде растительности, мы бы увидели изменения, которым она подвергалась бы в течение месяца, в течение одной части которого она была бы подвержена лучам безоблачного солнца, а в течение другой — сильному холоду космоса. Если бы люди строили города или даже отдельные здания размером с более крупные на нашей Земле, мы могли бы увидеть некоторые признаки их.

В последнее время мы не только наблюдаем Луну в телескоп, но и получаем еще более определенную информацию с помощью фотографии. Вся видимая поверхность неоднократно фотографировалась в наилучших условиях. Но никаких изменений не было установлено вне всякого сомнения, также фотография не показывает ни малейшего различия в структуре или оттенке, которое можно было бы приписать городам или другим делам рук человеческих. По всем признакам, вся поверхность нашего спутника так же полностью лишена жизни, как лава, только что выброшенная из Везувия. Затем мы переходим к планетам. Меркурий, ближайший к Солнцу, находится в положении, очень неблагоприятном для наблюдения с Земли, потому что, когда он ближе всего к нам, он находится между нами и Солнцем, так что его темное полушарие обращено к нам. Ничего удовлетворительного пока не было выяснено относительно его состояния. Мы не можем с уверенностью сказать, есть ли у него атмосфера или нет. Что кажется очень вероятным, так это то, что температура на его поверхности выше, чем могли бы выдержать любые наши земные животные. Но это ничего не доказывает.

Мы знаем, что у Венеры есть атмосфера. Это было очень убедительно показано во время прохождений Венеры в 1874 и 1882 годах. Но эта атмосфера настолько наполнена облаками или паром, что не похоже, чтобы мы когда-либо видели через нее твердое тело планеты. Некоторые наблюдатели думали, что могут видеть пятна на Венере изо дня в день, в то время как другие оспаривали этот взгляд. В целом, если там живут разумные обитатели, маловероятно, что они когда-либо видят солнце или звезды. Вместо солнца они видят только сияние в туманном небе, которое исчезает и появляется вновь через регулярные промежутки времени.

Когда мы переходим к Марсу, у нас есть более определенные знания, и там, по-видимому, больше возможностей для жизни, чем в случае любой другой планеты, кроме Земли. Основная причина для отрицания того, что жизнь, подобная нашей, могла бы существовать там, заключается в том, что атмосфера Марса настолько разрежена, что, в свете самых последних исследований, мы не можем быть полностью уверены, что она вообще существует. Очень тщательные сравнения спектров Марса и Луны, сделанные Кэмпбеллом в Ликской обсерватории, не смогли показать ни малейшего различия между ними. Если бы у Марса была атмосфера такой же плотности, как наша, результат можно было бы увидеть в потемнении линий спектра, вызванном двойным прохождением света через нее. В спектре Марса не было линий, которые не были бы видны с равной отчетливостью в спектре Луны. Но это не доказывает полного отсутствия атмосферы. Это лишь показывает предел ее плотности. Она может составлять одну пятую или одну четвертую плотности земной, но, вероятно, не более.

То, что там должно быть что-то в природе пара, по крайней мере, по-видимому, доказывается формированием и исчезновением белых полярных шапок этой планеты. Каждый читатель астрономии в настоящее время знает, что во время марсианской зимы вокруг полюса планеты, который отвернут от Солнца, образуются белые шапки, которые растут все больше и больше, пока Солнце не начинает светить на них, после чего они постепенно уменьшаются и, возможно, почти исчезают. Кажется, поэтому, довольно хорошо доказанным, что под влиянием холода вокруг полярных областей Марса образуется какое-то белое вещество, которое испаряется под влиянием солнечных лучей. Предполагалось, что это вещество — снег, произведенный так же, как снег производится на Земле, путем испарения воды.

Но на пути этого объяснения есть трудности. Солнце посылает на Марс менее половины того тепла, что на Землю, и не похоже, чтобы полярные области могли когда-либо получить достаточно тепла, чтобы растопить сколько-нибудь значительное количество снега. Также не похоже, чтобы какие-либо облака, из которых мог бы выпасть снег, когда-либо заслоняли поверхность Марса.

Но очень небольшое изменение в объяснении сделает его приемлемым. Вполне возможно, что белые отложения могут быть вызваны чем-то вроде инея, сконденсировавшегося из слегка влажного воздуха, без фактического образования снега. Это произвело бы эффект, который мы видим. Даже это объяснение подразумевает, что у Марса есть воздух и вода, сколь бы разреженным ни был первый. Вполне возможно, что воздух, столь же тонкий, как марсианский, поддерживал бы жизнь в какой-то форме. Жизнь, не полностью отличная от земной, может поэтому существовать на этой планете, вопреки всему, что мы знаем. Больше этого мы сказать не можем.

В случае внешних планет ответ на наш вопрос должен быть отрицательным. Сейчас кажется вероятным, что Юпитер — это тело, очень похожее на наше Солнце, только темная часть слишком холодная, чтобы излучать много света, если он вообще есть. Сомнительно, чтобы у Юпитера было что-то в природе твердой поверхности. Его внутренность, по всей вероятности, представляет собой массу расплавленного вещества, намного превышающую по температуре красный кал, которая окружена сравнительно холодным, но, по нашим меркам, чрезвычайно горячим паром. Поясообразные облака, окружающие планету, обусловлены этим паром в сочетании с быстрым вращением. Если под атмосферой, которую мы можем видеть, есть какая-то твердая поверхность, то она сметается ветрами такими, что ничто из того, что у нас есть на Земле, не могло бы им противостоять. Но, как мы уже сказали, вероятности очень сильно против того, чтобы там было что-то подобное такой поверхности. На некоторой большой глубине в огненном паре есть твердое ядро; это все, что мы можем сказать.

Планета Сатурн, по-видимому, очень похожа на Юпитер по своему составу. Она получает так мало тепла от Солнца, что, если только это не масса огненного пара, подобная Юпитеру, поверхность должна быть далеко ниже точки замерзания.

Мы не можем говорить с такой уверенностью об Уране и Нептуне; однако вероятность кажется таковой, что они находятся в почти таком же состоянии, как Сатурн. Известно, что у них очень плотные атмосферы, которые становятся известны нам только благодаря тому, что они поглощают часть солнечного света. Но ничего не известно о составе этих атмосфер.

Подводя итог нашему аргументу: тот факт, что, насколько мы пока смогли узнать, только очень малая доля видимых миров, разбросанных по космосу, пригодна быть обителью жизни, не исключает вероятности того, что среди сотен миллионов таких миров огромное число является таковыми. В таком случае все аналогии природы заставляют нас верить, что, каков бы ни был процесс, который привел к жизни на этой Земле — будь то особый акт творческой силы или постепенный курс развития, — посредством того же самого процесса жизнь начинается в каждой части Вселенной, пригодной для ее поддержания. Курс развития включает постепенное улучшение живых форм, которые нерегулярными шагами поднимаются все выше и выше по лестнице бытия. У нас есть все основания полагать, что это так везде, где существует жизнь. Поэтому совершенно разумно предполагать, что существа, не только одушевленные, но и наделенные разумом, населяют бесчисленные миры в космосе. Было бы, действительно, очень вдохновляюще, если бы мы могли узнать путем фактического наблюдения, какие формы общества существуют по всему космосу, и увидеть членов таких обществ, наслаждающихся отдыхом у своих теплых очагов. Но это, насколько мы сейчас можем видеть, полностью выходит за пределы возможного достижения нашей расы, пока она ограничена одним миром.

VIII

КАК ВЗВЕШИВАЮТ ПЛАНЕТЫ

Вы спрашиваете меня, как взвешивают планеты? Я отвечаю: по тому же принципу, по которому мясник взвешивает окорок на пружинных весах. Когда он поднимает окорок, он чувствует тягу окорока к Земле. Когда он вешает его на крюк, эта тяга передается с его руки на пружину весов. Чем сильнее тяга, тем дальше пружина оттягивается вниз. То, что он читает на шкале, — это сила тяги. Вы знаете, что эта тяга — просто притяжение Земли к окороку. Но по универсальному закону силы окорок притягивает Землю точно так же сильно, как Земля — окорок. Так что то, что мясник действительно делает, — это находит, как сильно окорок притягивает Землю, и он называет эту тягу весом окорока. По тому же принципу астроном находит вес тела, определяя, насколько сильна его притягательная тяга к какому-либо другому телу. Если бы мясник со своими пружинными весами и окороком мог летать на все планеты, одну за другой, взвешивать окорок на каждой и возвращаться, чтобы сообщить результаты астроному, последний мог бы немедленно вычислить вес каждой планеты известного диаметра по сравнению с весом Земли. Применяя этот принцип к небесным телам, мы сразу сталкиваемся с трудностью, которая кажется непреодолимой. Вы не можете подняться к небесным телам, чтобы произвести свое взвешивание; как же тогда вы измерите их тягу? Я должен начать ответ на этот вопрос с объяснения тонкого момента в точной науке. Астрономы различают вес тела и его массу. Вес объектов не одинаков во всем мире; вещь, которая весит тридцать фунтов в Нью-Йорке, весила бы на унцию больше тридцати фунтов на пружинных весах в Гренландии и почти на унцию меньше на экваторе. Это потому, что Земля — не идеальный шар, а немного сплюснута. Таким образом, вес меняется в зависимости от места. Если бы окорок весом тридцать фунтов был взят на Луну и взвешен там, тяга составила бы всего пять фунтов, потому что Луна намного меньше и легче Земли. Был бы другой вес окорока для планеты Марс и еще один на Солнце, где он весил бы около восьмисот фунтов. Поэтому астроном не говорит о весе планеты, потому что это зависело бы от места, где ее взвешивали; но он говорит о массе планеты, что означает, сколько планеты есть, независимо от того, где вы могли бы ее взвесить.

В то же время мы могли бы, без какой-либо неточности, согласиться, что масса небесного тела должна быть зафиксирована весом, который оно имело бы в Нью-Йорке. Поскольку мы не могли бы даже представить планету в Нью-Йорке, потому что она может быть больше самой Земли, то, что мы должны представить, — это следующее: предположим, планету можно было бы разделить на миллион миллионов миллионов равных частей, и одну из этих частей привезти в Нью-Йорк и взвесить. Мы могли бы легко найти ее вес в фунтах или тоннах. Затем умножим этот вес на миллион миллионов миллионов, и мы получим вес планеты. Это было бы тем, что астрономы могли бы принять за массу планеты.

С этими объяснениями давайте посмотрим, как находится вес Земли. Принцип, который мы применяем, заключается в том, что круглые тела одинакового удельного веса притягивают малые объекты на своей поверхности с силой, пропорциональной диаметру притягивающего тела. Например, тело диаметром в два фута притягивает в два раза сильнее, чем тело в фут, тело в три фута — в три раза сильнее и так далее. Теперь, наша Земля имеет около 40 000 000 футов в диаметре; это 10 000 000 раз по четыре фута. Отсюда следует, что если бы мы сделали маленькую модель Земли диаметром четыре фута, имеющую средний удельный вес Земли, она притягивала бы частицу с одной десятимиллионной долей притяжения Земли. Притяжение такой модели было фактически измерено. Поскольку мы не знаем средний удельный вес Земли — это, по сути, то, что мы хотим выяснить, — мы берем шар из свинца диаметром четыре фута, допустим. С помощью весов самой изысканной конструкции установлено, что такой шар действительно оказывает минутное притяжение на малые тела вокруг него, и что это притяжение немного больше, чем десятимиллионная часть притяжения Земли. Это показывает, что удельный вес свинца немного больше, чем средний удельный вес всей Земли. Проведя все минутные расчеты, установлено, что Земля, чтобы притягивать с той силой, с которой она это делает, должна быть примерно в пять с половиной раз тяжелее своего объема воды, или, возможно, немного больше. Разные экспериментаторы находят разные результаты; лучшие — между 5,5 и 5,6, так что 5,5, возможно, так близко к числу, как мы сейчас можем получить. Это намного больше, чем средний удельный вес материалов, составляющих ту часть Земли, до которой мы можем добраться, копая шахты. Разница возникает из-за того, что на глубине многих миль материя, составляющая Землю, сжата в меньшее пространство огромным весом частей, лежащих над ней. Таким образом, на глубине 1000 миль давление на каждый кубический дюйм составляет более 2000 тонн, вес, который сильно уплотнил бы самый твердый металл.

Теперь мы переходим к планетам. Я сказал, что масса или вес небесного тела определяется его притяжением к какому-либо другому телу. Есть два способа, которыми можно измерить притяжение планеты. Один — это ее притяжение к планетам, соседним с ней. Если бы эти тела совсем не притягивали друг друга, а двигались только под влиянием Солнца, они двигались бы по орбитам, имеющим форму эллипсов. Установлено, что они движутся очень близко к таким орбитам, только фактический путь отклоняется от эллипса, то в одну сторону, то в другую, и он медленно меняет свое положение из года в год. Эти отклонения обусловлены тягой других планет, и, измеряя отклонения, мы можем определить величину тяги, а следовательно, и массу планеты.

Читатель легко поймет, что математические процессы, необходимые для получения результата таким образом, должны быть очень тонкими и сложными. Гораздо более простой метод можно использовать в случае тех планет, у которых есть спутники, вращающиеся вокруг них, потому что притяжение планеты можно определить по движениям спутника. Первый закон движения учит нас, что тело в движении, если на него не действует никакая сила, будет двигаться по прямой линии. Следовательно, если мы видим тело, движущееся по кривой, мы знаем, что на него действует сила в направлении, в котором искривляется движение. Знакомый пример — камень, брошенный из руки. Если бы камень не притягивался Землей, он летел бы вечно по линии броска и покинул бы Землю полностью. Но под притяжением Земли он тянется вниз и вниз, по мере того как движется вперед, пока, наконец, не достигает земли. Чем быстрее брошен камень, конечно, тем дальше он улетит и тем больше будет размах кривой его пути. Если бы это было пушечное ядро, первая часть кривой была бы почти прямой линией. Если бы мы могли выстрелить пушечным ядром горизонтально с вершины высокой горы со скоростью пять миль в секунду, и если бы оно не испытывало сопротивления воздуха, кривизна пути была бы равна кривизне поверхности нашей Земли, и поэтому ядро никогда не достигло бы Земли, а вращалось бы вокруг нее, как маленький спутник по своей собственной орбите. Если бы это можно было сделать, астроном смог бы, зная скорость ядра, вычислить притяжение Земли так же, как мы определяем его, фактически наблюдая движение падающих тел вокруг нас.