«Беседы о натурфилософии»

Кэролайн. Нет; однажды я, правда, выучила наизусть названия линий, отмеченных на глобусе, но, поскольку мне сказали, что это лишь воображаемые деления, они не показались мне достойными большого внимания и вскоре были забыты.

Миссис Б. Вы полагали, значит, что астрономы взяли на себя труд изобрести множество линий без особой цели. Мне будет невозможно объяснить вам конкретные эффекты движения Земли, если вы не приобретете знания об этих линиях: в таблице 8, рис. 2, вы найдете их все начертанными, и вы должны выучить их в совершенстве, если хотите достичь каких-либо успехов в астрономии.

Кэролайн. Меня учили им в столь раннем возрасте, что я не могла понять их значения; а я часто слышала, как вы говорили, что единственное назначение слов — передавать идеи.

Миссис Б. Знание этих линий передало бы некоторое представление о том, как они были предназначены для разделения глобуса на части; хотя использование этих делений, возможно, в то время было слишком трудным для вашего понимания. Детство — это пора, когда впечатления на память накладываются наиболее сильно и легко: это период, когда следует накапливать большой запас терминов, точное применение которых мы можем изучить, когда понимание станет более развитым. Я думаю, это очень ошибочное мнение, что детей следует учить только тому, что они могут полностью понять. Если бы вы рано познакомились с терминами, которые относятся к фигуре и движению, как бы это облегчило ваш прогресс в натурфилософии. Я была вынуждена ограничиться самыми обычными и знакомыми выражениями при объяснении законов природы; хотя я убеждена, что соответствующие научные термины могли бы передать более точные и верные идеи, если бы вы были готовы их понять.

Эмили. Вы можете рассчитывать на то, что мы тщательно выучим названия этих линий, миссис Б.; но прежде чем мы заучим их наизусть, не будете ли вы так добры объяснить их нам?

Миссис Б. С величайшей охотой. Эта фигура глобуса, или сферы, представляет Землю; линия, проходящая через ее центр, вокруг которой она вращается, называется ее осью, а две оконечности оси A и B — полюсами, различаемыми по названиям северного и южного полюса. Круг CD, который делит глобус на две равные части между полюсами и равноудален от них, называется экватором, или равноденственной линией; та часть глобуса к северу от экватора — северное полушарие; та часть к югу от экватора — южное полушарие. Маленький круг EF, окружающий северный полюс, называется арктическим кругом; тот, GH, который окружает южный полюс, — антарктическим кругом; их также называют полярными кругами. Существуют два круга, промежуточные между полярными кругами и экватором; тот, что к северу, IK, называется тропиком Рака; тот, что к югу, LM, — тропиком Козерога. Наконец, этот круг, LK, который делит глобус на две равные части, пересекая экватор и простираясь на север до тропика Рака, а на юг — до тропика Козерога, называется эклиптикой. Изображение эклиптики на земном глобусе не лишено опасности вызвать ложные представления; ибо эклиптика (как я уже говорила) — это воображаемый круг на небесах, проходящий через середину зодиака и расположенный в плоскости орбиты Земли.

Кэролайн. Я не понимаю значения плоскости орбиты Земли.

Миссис Б. Плоскость — это ровная плоская поверхность. Если бы вы согнули кусок проволоки, чтобы образовать обруч, вы могли бы затем натянуть кусок ткани или бумаги поверх него, как на барабан; это образовало бы плоскую поверхность, которую можно было бы назвать плоскостью обруча. Теперь орбита Земли — это воображаемый круг, окружающий Солнце, и вы можете легко представить плоскость, простирающуюся от одной стороны этого круга до другой, заполняющую всю его площадь: такая плоскость проходила бы через центр Солнца, деля его на полушария. Вы можете затем представить эту плоскость, расширенную за пределы орбиты Земли со всех сторон, пока она не достигнет тех неподвижных звезд, которые образуют знаки зодиака; проходя через середину этих знаков, она дала бы вам местоположение того воображаемого круга на небесах, называемого эклиптикой, который является кажущимся путем Солнца. Пусть рис. 1, таблица 9 представляет такую плоскость, S — Солнце, E — Земля с ее орбитой, а ABCD — эклиптику, проходящую через середину зодиака.

Plate ix.

Эмили. Если эклиптика относится только к небесам, почему она изображена на земном глобусе?

Миссис Б. Это удобно для демонстрации множества задач при использовании глобусов; кроме того, наклон этого круга к экватору становится более заметным, когда он изображен на том же глобусе; а наклон эклиптики показывает, насколько ось Земли наклонена к плоскости ее орбиты. Но вернемся к рис. 2, таблица 8.

Пространства между несколькими параллельными кругами на земном глобусе называются зонами: та, что заключена между тропиками, выделяется названием жаркого пояса; пространства, которые простираются от тропиков до полярных кругов, — северный и южный умеренные пояса; а пространства, заключенные внутри полярных кругов, — холодные пояса. Под термином зона подразумевается пояс или опоясывание; холодные пояса, однако, — это не пояса, а круги, простирающиеся на 23 1/2 градуса от своих центров, полюсов.

Несколько линий, которые, как вы замечаете, проведены от одного полюса к другому, пересекая экватор под прямыми углами, называются меридианами; число их неограниченно, так как линия, проходящая через любое место прямо к полюсам, называется меридианом этого места. Когда любой из этих меридианов находится точно напротив Солнца, наступает полдень, или двенадцать часов дня, во всех местах, расположенных где-либо на этом меридиане; а в местах, расположенных на противоположном меридиане, следовательно, полночь.

Эмили. В местах, расположенных на равном расстоянии от этих двух меридианов, должно быть тогда шесть часов.

Миссис Б. Да; если они находятся к востоку от меридиана Солнца, то сейчас шесть часов вечера, потому что они уже прошли Солнце; если к западу, то сейчас шесть часов утра, и этот меридиан будет приближаться к Солнцу.

Те круги, которые делят глобус на две равные части, такие как экватор и эклиптика, называются большими кругами; чтобы отличить их от тех, которые делят его на две неравные части, как тропики и полярные круги, которые называются малыми кругами. Все круги, вы знаете, воображаются разделенными на 360 равных частей, называемых градусами, а градусы, в свою очередь, делятся на 60 равных частей, называемых минутами. Диаметр круга — это прямая линия, проведенная поперек него и проходящая через его центр; если бы вы, например, измерили поперек этого круглого стола, это дало бы вам его диаметр; но если бы вы измерили весь край его, вы получили бы его окружность.

Теперь, Эмили, не могли бы вы сказать мне, сколько именно градусов содержится в меридиане?

Эмили. Меридиан, проходящий от одного полюса до другого, представляет собой половину круга и, следовательно, должен содержать 180 градусов.

Миссис Б. Очень хорошо; а сколько градусов от экватора до одного из полюсов?

Кэролайн. Поскольку экватор равноудален от обоих полюсов, это расстояние должно составлять половину меридиана, или четверть окружности круга, и содержать 90 градусов.

Миссис Б. Помимо обычного деления кругов на градусы, эклиптика делится на двенадцать равных частей, называемых знаками, которые носят названия созвездий, через которые этот круг проходит на небе. Градусы, отсчитываемые по меридианам от экватора к северу или к югу, называются градусами широты, которых может быть 90; те, что отсчитываются с востока на запад по экватору или любому из меньших кругов, называются градусами долготы, которых может быть 180; эти меньшие круги также называются параллелями широты. Таких параллелей может быть любое количество; круг, проведенный с востока на запад на любом расстоянии от экватора, всегда будет параллелен ему и поэтому называется параллелью широты.

Эмили. Значит, длина градусов долготы должна варьироваться в зависимости от размеров круга, на котором они отсчитываются; например, у полярных кругов они будут значительно меньше, чем на экваторе?

Миссис Б. Безусловно; поскольку количество градусов в кругах разного размера не меняется, их длина неизбежно должна варьироваться. Градусы широты, как вы можете заметить, никогда не меняются в длине, ибо меридианы, по которым они отсчитываются, все одного размера.

Эмили. А какова длина градуса широты?

Миссис Б. Шестьдесят географических миль, что равно 69 1/2 английским уставным милям, или примерно на одну шестую больше обычной мили.

Эмили. Тогда градусы долготы на экваторе должны быть того же размера, что и градус широты.

Миссис Б. Так бы оно и было, если бы Земля была идеальной сферой; но это не совсем так, поскольку она несколько выпукла у экватора и сплюснута у полюсов. Эта форма обусловлена более сильным действием центробежной силы на экваторе, и, поскольку это расширяет круг, это должно в той же пропорции увеличивать длину градусов долготы, измеренных на нем.

Кэролайн. Мне казалось, что я полностью поняла центробежную силу, но я не постигаю ее эффектов в данном случае.

Миссис Б. Вы знаете, что вращение Земли вокруг своей оси должно придавать каждой частице стремление оторваться от центра, и что это стремление сильнее или слабее в зависимости от скорости, с которой движется частица; теперь, частица, расположенная вблизи одного из полюсов, совершает один оборот за то же время, что и частица на экваторе; последняя, следовательно, описывает гораздо больший круг и движется пропорционально быстрее, вследствие чего центробежная сила на экваторе гораздо сильнее, чем в полярных областях: она постепенно уменьшается по мере удаления от экватора к полюсам, в точках которых центробежная сила полностью исчезает. Предполагая, таким образом, что Земля изначально находилась в жидком состоянии, частицы в жарком поясе должны были отступить гораздо дальше от центра, чем частицы в холодных поясах; таким образом, полярные области стали сплюснутыми, а области вокруг экватора — возвышенными.

Поскольку большая часть Земли покрыта водой, Творец придал ей форму, называемую сплюснутым сфероидом, иначе полярные области остались бы без воды, а области вокруг экватора оказались бы погребены на несколько миль ниже поверхности океана.

Кэролайн. Я не учла, что частицы в окрестностях экватора движутся с большей скоростью, чем частицы у полюсов; вот почему я не могла вас понять.

Миссис Б. Вы должны внимательно помнить, что те части тела, которые находятся дальше всего от центра движения, должны двигаться с наибольшей скоростью: ось Земли является центром ее суточного движения, а экваториальные области — частями, наиболее удаленными от оси.

Кэролайн. Значит, моя голова движется быстрее, чем мои ноги; и на вершине горы мы движемся быстрее, чем в долине?

Миссис Б. Безусловно; ваша голова дальше от центра движения, чем ваши ноги; вершина горы — чем долина; и чем дальше какая-либо часть тела находится от центра движения, тем больше круг, который она описывает, и, следовательно, тем выше должна быть ее скорость.

Эмили. Я размышляла о том, что если Земля не является идеальным кругом...

Миссис Б. Сферой, дорогая моя: круг — это круглая линия, каждая часть которой равноудалена от центра; сфера или шар — это круглое тело, поверхность которого везде равноудалена от центра.

Эмили. Если, таким образом, Земля не является идеальной сферой, а выпукла у экватора и сплюснута у полюсов, не будет ли тело весить больше на экваторе, чем на полюсах? Ведь поскольку Земля толще на экваторе, притяжение гравитации перпендикулярно вниз должно быть сильнее.

Миссис Б. В ваших рассуждениях есть доля правдоподобия, но я с сожалением должна добавить, что они совершенно ошибочны; ибо чем ближе любая часть поверхности тела к центру притяжения, тем сильнее она притягивается, потому что она тогда ближе ко всей массе притягивающего вещества. Что касается эффектов, вы можете рассматривать всю силу гравитации как сосредоточенную в центре притяжения.

Эмили. Но если бы вы проникли глубоко в недра Земли, увеличилась бы гравитация по мере приближения к центру?

Миссис Б. Конечно, нет; я имею в виду только положение на поверхности Земли. Если бы вы проникли внутрь, притяжение частей, находящихся над вами, противодействовало бы притяжению частей, находящихся под вами, и, следовательно, уменьшало бы силу гравитации по мере приближения к центру; и если бы вы достигли этой точки, будучи одинаково притягиваемыми со всех сторон, эффекты гравитации прекратились бы, и вы были бы лишены веса.

Эмили. Значит, тела должны весить меньше на экваторе, чем на полюсах, поскольку в первом случае они дальше от центра гравитации, чем во втором?

Миссис Б. И это действительно так; но разница в весе была бы едва заметна, если бы она не усиливалась другим обстоятельством.

Кэролайн. И что это за странное обстоятельство, которое, кажется, нарушает законы природы?

Миссис Б. То, с которым вы хорошо знакомы, поскольку оно способствует скорее сохранению, чем разрушению порядка, — центробежная сила. Мы только что заметили, что она сильнее всего на экваторе; и поскольку она стремится отбросить тела от центра, она неизбежно противостоит силе гравитации, которая притягивает их к центру, и должна уменьшать ее. Соответственно, мы обнаруживаем, что тела весят меньше всего на экваторе, где центробежная сила наибольшая, и тяжелее всего на полюсах, где эта сила наименьшая: вес уменьшается на экваторе под действием обеих упомянутых причин.

Кэролайн. Проводился ли эксперимент в этих различных условиях?

Миссис Б. Людовик XIV во Франции посылал философов как на экватор, так и в Лапландию для этой цели: суровость климата и препятствия со стороны льдов до сих пор делали каждую попытку достичь полюса безуспешной; но разница в гравитации на экваторе и в Лапландии весьма ощутима.

Кэролайн. И все же я не понимаю, как можно было установить разницу в весе, ибо если испытываемое тело уменьшалось в весе, то вес, который противостоял ему на другой чаше весов, должен был уменьшиться в той же пропорции. Например, если фунт сахара весил на экваторе меньше, чем на полюсах, то свинцовый фунт, который служил для его взвешивания, тоже весил бы меньше; следовательно, они все равно уравновешивали бы друг друга, и разную силу гравитации таким способом нельзя было бы установить.

Миссис Б. Ваше наблюдение совершенно справедливо: разницу в гравитации тел, находящихся на полюсах и на экваторе, нельзя установить путем их взвешивания; поэтому для этой цели использовали маятник.

Кэролайн. Что, маятник часов? Как это могло помочь?

Миссис Б. Маятник состоит из нити или стержня, к одному концу которого прикреплен груз, а другим концом он подвешен к неподвижной точке, вокруг которой он совершает колебания. Когда маятник не в движении, он, подчиняясь общему закону притяжения, висит, подобно отвесу, перпендикулярно поверхности Земли, но если вы поднимете маятник, гравитация вернет его в перпендикулярное положение. Однако он не останется там неподвижным, ибо количество движения, приобретенное им во время спуска, увлечет его дальше, и, если нет препятствий, он поднимется на противоположной стороне на равную высоту; оттуда он возвращается гравитацией и снова выталкивается вверх импульсом своего количества движения.

Кэролайн. Если так, то движение маятника было бы вечным, а я думала, вы говорили, что на Земле нет вечного движения.

Миссис Б. Движению маятника противостоит сопротивление воздуха, в котором он колеблется, и трение части, на которой он подвешен: если бы можно было устранить эти препятствия, движение маятника было бы вечным, а его колебания — совершенно регулярными; каждое из них было бы равным по расстоянию и совершалось бы за равное время.

Эмили. Это естественный результат единообразия силы, производящей эти колебания, ибо, поскольку сила гравитации всегда одна и та же, скорость маятника, следовательно, должна быть равномерной.

Кэролайн. Нет, Эмили, вы ошибаетесь; сила не везде одинакова, и поэтому эффект тоже не будет таковым. Я обнаружила это, миссис Б.; поскольку сила гравитации на экваторе меньше, чем на полюсах, колебания маятника будут медленнее в первом месте, чем во втором.

Миссис Б. Вы совершенно правы, Кэролайн; именно этим путем была обнаружена разница в гравитации и установлена истинная форма Земли.

Эмили. Но как они умудряются регулировать время в экваториальных и полярных регионах? Ведь поскольку в нашей части Земли маятник часов колеблется ровно раз в секунду, если он колеблется быстрее на полюсах и медленнее на экваторе, жители должны регулировать свои часы иначе, чем мы.

Миссис Б. Единственное необходимое изменение — удлинить маятник в одном случае и укоротить в другом; ибо скорость колебаний маятника зависит от его длины; и когда говорят, что маятник колеблется быстрее на полюсе, чем на экваторе, предполагается, что он одной и той же длины. Маятник, который совершает секундные колебания на этой широте, имеет длину около 39 1/7 дюймов. Чтобы совершать колебания на экваторе за то же время, он должен быть несколько короче; а на полюсах он должен быть пропорционально удлинен.

Колебания маятника напоминают спуск тела по наклонной плоскости и вызываются той же причиной; теперь вы должны вспомнить, что чем больше перпендикулярная высота такой плоскости по отношению к ее длине, тем быстрее будет спуск тела; короткий маятник поднимается на большую высоту, чем длинный, при колебании на заданное расстояние, и, конечно, его спуск должен быть более быстрым.

Теперь, я думаю, я смогу объяснить вам причину смены времен года и разницу в продолжительности дней и ночей в эти времена года; оба эффекта проистекают из одной и той же причины.

При движении вокруг Солнца ось Земли не перпендикулярна плоскости ее орбиты. Предположим, что этот круглый стол представляет плоскость орбиты Земли, а этот маленький глобус — Землю; через него я пропустила проволоку, представляющую ее ось и полюса. Двигаясь вокруг стола, я держу проволоку не перпендикулярно ему, а наклонно.

Эмили. Да, я понимаю, Земля не движется вокруг Солнца в вертикальном положении, ее ось наклонена или расположена косо; и, конечно, она образует угол с линией, проведенной перпендикулярно плоскости орбиты Земли.

Миссис Б. Все линии, которые вы изучили на прошлом уроке, нанесены на этот маленький глобус; вы должны рассматривать эклиптику как представляющую плоскость орбиты Земли; а экватор, который пересекает эклиптику в двух местах, показывает степень наклона оси Земли, которая составляет почти ровно 23 1/2 градуса. Точки, в которых эклиптика пересекает экватор, называются точками равноденствия.

Но я полагаю, что сделаю эффекты наклона оси Земли более ясными для вас с помощью вращения маленького глобуса вокруг свечи, которая будет представлять Солнце. (Таблица IX. рис. 2.)

Как я сейчас держу его, в точке А, вы видите его в положении, в котором он находится в разгар лета, или то, что называется летним солнцестоянием, которое приходится на 21 июня.

Эмили. Вы держите проволоку криво, я полагаю, чтобы показать, что ось Земли не стоит прямо?

Миссис Б. Да; летом северный полюс наклонен к Солнцу. В это время года, следовательно, северное полушарие получает гораздо больше его лучей, чем южное. Солнце, как видите, теперь светит на всю северную холодную зону, и, несмотря на суточное вращение Земли, которое я имитирую, вращая шар на проволоке, оно будет продолжать светить на нее, пока она остается в этом положении, в то время как южная холодная зона в это же время полностью погружена во тьму.

Кэролайн. Это очень странно; я никогда раньше не слышала, чтобы в какой-либо части мира был постоянный день или ночь! Насколько счастливее должны быть жители северной холодной зоны, чем жители южной; первые наслаждаются непрерывным днем, в то время как последние погружены в вечную тьму.

Миссис Б. Вы судите слишком поспешно; присмотритесь немного дальше, и вы обнаружите, что обе холодные зоны делят равную участь.

Теперь мы заставим Землю отправиться из ее положения в летнее солнцестояние и пронести ее вокруг Солнца; заметьте, что полюс всегда наклонен в одном и том же направлении и указывает на одну и ту же точку на небе. Рядом с этой точкой расположена неподвижная звезда, которая поэтому называется северной полярной звездой. Теперь давайте остановим Землю в точке B и рассмотрим ее в нынешнем положении; она прошла одну четверть своей орбиты и прибыла в ту точку, где эклиптика пересекает экватор, и которая называется осенним равноденствием.

Эмили. Солнце теперь светит от одного полюса до другого, точно так же, как оно постоянно делало бы, если бы ось Земли была перпендикулярна ее орбите.

Миссис Б. Потому что наклон оси теперь направлен ни к Солнцу, ни в противоположную сторону; в этот период года дни и ночи равны в каждой части Земли. Но следующий шаг, который она делает на своей орбите, как вы видите, погружает северный полюс во тьму, в то время как он освещает южный; это изменение постепенно готовилось, пока я перемещала Землю от лета к осени; арктический круг, который поначалу был полностью освещен, начал иметь короткие ночи, которые увеличивались по мере приближения Земли к осеннему равноденствию; и как только она прошла эту точку, начинается долгая ночь северного полюса, и южный полюс начинает наслаждаться светом Солнца. Теперь мы заставим Землю двигаться дальше по своей орбите, и вы можете заметить, что по мере ее продвижения дни укорачиваются, а ночи удлиняются во всем северном полушарии, пока она не прибудет в зимнее солнцестояние, 21 декабря, когда северная холодная зона полностью погружена во тьму, а южная имеет непрерывный дневной свет.

Plate x.

Кэролайн. Значит, в конце концов, Солнце, которое я считала таким пристрастным, дарует свои милости всем поровну.

Миссис Б. Тоже не совсем так: жители жаркого пояса получают гораздо больше тепла, чем мы, так как солнечные лучи падают перпендикулярно дважды в течение года в каждом месте внутри тропиков, в то время как на остальную часть мира они светят более или менее косо, а на полюсах — почти горизонтально; ибо в течение их долгого дня в шесть месяцев Солнце движется вокруг их горизонта, не восходя и не заходя; единственное заметное различие заключается в том, что в полдень оно на несколько градусов выше, чем в полночь.

Эмили. Для человека, находящегося в умеренном поясе, в том положении, в котором мы находимся в Англии, Солнце будет светить не так косо, как на полюсах, и не вертикально, как на экваторе; но его лучи будут падать на него более косо осенью и зимой, чем летом.

Кэролайн. И поэтому жители умеренных поясов будут иметь не просто один день и одну ночь в году, как это бывает на полюсах, и не будут иметь равные дни и равные ночи, как на экваторе; но их дни и ночи будут варьироваться по продолжительности в разное время года, в зависимости от того, наклоняются ли их соответствующие полюса к Солнцу или от него, и разница будет тем больше, чем дальше они находятся от экватора.

Миссис Б. Теперь мы проследим за Землей через другую половину ее орбиты, и вы заметите, что теперь в южном полушарии происходят точно такие же изменения, как те, что мы только что отметили в северном. День начинается на южном полюсе, когда ночь наступает на северном полюсе; и в любой другой части южного полушария дни длиннее ночей, в то время как, наоборот, наши ночи длиннее наших дней. Когда Земля прибывает в весеннее равноденствие, D, где эклиптика снова пересекает экватор, 21 марта, она находится по отношению к Солнцу в точно таком же положении, как и в осеннее равноденствие; и единственная разница по отношению к Земле заключается в том, что теперь осень в южном полушарии, в то время как у нас весна.

Кэролайн. Значит, дни и ночи снова везде равны.

Миссис Б. Да, ибо половина земного шара, которая освещена, простирается точно от одного полюса до другого, Солнце только что взошло на северном полюсе и только что заходит на южном полюсе; но в любой другой части земного шара день и ночь имеют продолжительность двенадцать часов; отсюда слово «равноденствие», которое происходит от латинского и означает «равная ночь».

По мере того как наше лето продвигается, дни удлиняются в северном полушарии и укорачиваются в южном, пока Земля не достигнет летнего солнцестояния, когда северная холодная зона полностью освещена, а южная находится в полной темноте; и теперь мы снова привели Землю к той точке, откуда мы впервые сопровождали ее.

Эмили. Это действительно самое удовлетворительное объяснение причины различной продолжительности наших дней и ночей и смены времен года; и чем больше я узнаю, тем больше восхищаюсь простотой средств, с помощью которых производятся такие чудесные эффекты.

Миссис Б. Я не знаю, что больше достойно нашего восхищения — причины или эффекты обращения Земли вокруг Солнца. Разум не может найти объекта для созерцания более возвышенного, чем путь этого великолепного шара, движимого объединенными силами проекции и притяжения, чтобы катиться неизменным курсом вокруг источника света и тепла: и что может быть восхитительнее благотворных эффектов этой животворящей силы на ее планету-спутник. Это одновременно великий принцип, который оживляет и оплодотворяет природу.

Эмили. Есть одно обстоятельство, в котором этот маленький глобус из слоновой кости кажется мне отличным от Земли; он не совсем темный на той стороне, которая отвернута от свечи, как это бывает с Землей, когда ни луна, ни звезды не видны.

Миссис Б. Это происходит из-за того, что свет свечи отражается стенами комнаты на каждую часть глобуса, следовательно, та сторона глобуса, на которую свеча не светит напрямую, не находится в полной темноте. А у небес нет стен, чтобы отражать солнечный свет на ту сторону нашей Земли, которая находится в темноте.

Кэролайн. Прошу прощения, миссис Б., я думаю, что луна и звезды выполняют роль стен, отражая солнечный свет к нам ночью.

Миссис Б. Очень хорошо, Кэролайн; то есть луна и планеты; ибо неподвижные звезды, вы знаете, светят собственным светом.

Эмили. Вы говорите, что более высокая температура экваториальных частей Земли возникает из-за того, что лучи падают перпендикулярно на эти регионы, в то время как они падают косо на эти более северные регионы; теперь я не понимаю, почему перпендикулярные лучи должны давать больше тепла, чем косые лучи.

Кэролайн. Вам нужно только подержать руку перпендикулярно над свечой, а затем подержать ее сбоку, косо, чтобы почувствовать разницу.

Эмили. Я не сомневаюсь в факте, но я хочу, чтобы это было объяснено.

Миссис Б. Вы совершенно правы; если бы Кэролайн не удовлетворилась установлением факта, не понимая его, она не привела бы свечу в качестве иллюстрации; причина, по которой вы чувствуете гораздо больше тепла, если держите руку перпендикулярно над свечой, чем если держите ее сбоку, заключается в том, что поток нагретого пара постоянно поднимается от свечи или любого другого горящего тела, который, будучи легче воздуха в комнате, не распространяется в стороны, а поднимается перпендикулярно, и это заставило вас предположить, что лучи были горячее в последнем направлении. Если бы вы поразмыслили, вы бы обнаружили, что лучи, исходящие от свечи сбоку, не менее перпендикулярны к вашей руке, когда она держится напротив них, чем лучи, которые поднимаются, когда ваша рука держится над ними.

Причина, по которой солнечные лучи дают меньше тепла, когда они направлены косо, чем когда они перпендикулярны, заключается в том, что меньше их падает на равную часть Земли; это будет лучше понято, если обратиться к таблице 10, рис. 1, которая представляет две равные части солнечных лучей, светящих на разные части Земли. Здесь очевидно, что на пространство A B падает такое же количество лучей, как и на пространство B C; и поскольку A B меньше, чем B C, тепло и свет будут гораздо сильнее в первом, чем в последнем; A B, как вы видите, представляет экваториальные регионы, где Солнце светит перпендикулярно; а B C — умеренные и холодные климаты, где его лучи падают более косо.

Эмили. Это объясняет не только большую жару экваториальных регионов, но и большую жару нашего лета, так как Солнце светит менее косо летом, чем зимой.

Миссис Б. Это вы увидите на примере рисунка 2, на котором Земля представлена в том положении, в котором она находится 21 июня, и Англия получает менее косые и, следовательно, большее количество лучей, чем в любое другое время года; а рисунок 3 показывает положение Англии 21 декабря, когда лучи Солнца падают на нее наиболее косо. Но есть и другая причина, почему косые лучи дают меньше тепла, чем перпендикулярные; она заключается в том, что им приходится преодолевать большую часть атмосферы; и хотя верно, что атмосфера сама по себе является прозрачным телом, свободно пропускающим солнечные лучи, она всегда более или менее нагружена плотным и туманным паром, который лучи Солнца не могут легко пронзить; поэтому, чем больше количество атмосферы, через которое должны пройти солнечные лучи на своем пути к Земле, тем меньше тепла они сохранят, когда достигнут ее. Это будет лучше понято, если обратиться к рис. 4. Пунктирная линия вокруг Земли описывает протяженность атмосферы, а линии, которые идут от Солнца к Земле, — прохождение двух равных частей солнечных лучей к экваториальным и полярным регионам; последние, как вы видите, из-за их большей косости проходят через большую протяженность атмосферы.

Кэролайн. И это, несомненно, причина, по которой Солнце утром и вечером дает гораздо меньше тепла, чем в полдень.

Миссис Б. Уменьшение тепла утром и вечером, безусловно, связано с большей косостью солнечных лучей; и на них также влияет другая причина, которую я только что объяснила вам; трудность прохождения через туманную атмосферу, возможно, более применима к ним, так как туман и пары преобладают около времени восхода и заката Солнца. Но уменьшенная косость солнечных лучей — не единственная причина летней жары; продолжительность дней в значительной степени способствует этому; ибо чем дольше Солнце находится над горизонтом, тем больше тепла оно передаст Земле.

Кэролайн. И самые длинные дни, и самые перпендикулярные лучи приходятся на 21 июня; и все же наибольшая жара преобладает в июле и августе.

Миссис Б. Те части Земли, которые однажды нагрелись, сохраняют тепло в течение некоторого времени, и дополнительное тепло, которое они получают, вызывает повышение температуры, хотя дни начинают укорачиваться, а солнечные лучи — падать более косо. По той же причине у нас обычно больше тепла в три часа дня, чем в двенадцать, когда Солнце находится на меридиане.

Эмили. А скажите, имеют ли другие планеты такие же превращения времен года, как Земля?

Миссис Б. Некоторые из них больше, некоторые меньше, в зависимости от того, насколько их оси отклоняются от перпендикуляра к плоскости их орбит. Ось Юпитера почти перпендикулярна плоскости его орбиты; оси Марса и Сатурна наклонены под углами около шестидесяти градусов; в то время как ось Венеры, как полагают, поднята всего на пятнадцать или двадцать градусов над ее орбитой; превращения ее времен года, следовательно, должны быть значительно больше наших. За дальнейшими подробностями относительно планет я отсылаю вас к «Введению в астрономию» Бонникасла.

У меня есть только одно замечание, которое я должна сделать вам относительно движения Земли; а именно, что хотя у нас в году всего 365 дней и ночей, она совершает 366 полных оборотов вокруг своей оси за это время.

Кэролайн. Как это возможно? Ведь каждый полный оборот должен возвращать одно и то же место к Солнцу. Сейчас ровно двенадцать часов, Солнце, следовательно, на нашем меридиане; через двадцать четыре часа не вернется ли оно снова на наш меридиан, и не совершит ли Земля полный оборот вокруг своей оси?

Миссис Б. Если бы Земля не имела поступательного движения по своей орбите, пока она вращается вокруг своей оси, так бы оно и было; но поскольку она продвигается почти на градус к западу по своей орбите за то же время, что она завершает оборот к востоку вокруг своей оси, она должна вращаться почти на градус больше, чтобы вернуть тот же меридиан к Солнцу.

Кэролайн. О, да! Потребуется еще столько же от второго оборота, чтобы вернуть тот же меридиан к Солнцу, сколько равно пространству, на которое Земля продвинулась по своей орбите; то есть почти градус; эта разница, однако, очень мала.

Миссис Б. Эти небольшие ежедневные части вращения каждая равны триста шестьдесят пятой части круга, что в конце года составляет один полный оборот.

Эмили. Это чрезвычайно любопытно. Если бы Земля, таким образом, не имела иного движения, кроме суточного, у нас было бы 366 дней в году.

Миссис Б. У нас было бы 366 дней за тот же период времени, что сейчас у нас 365; но если бы мы не вращались вокруг Солнца, у нас не было бы естественных средств для исчисления лет.

Вы удивитесь, услышав, что если время исчисляется по звездам, а не по Солнцу, то нерегулярность, которую мы только что заметили, не возникает, и что один полный оборот Земли вокруг своей оси возвращает тот же меридиан к любой неподвижной звезде.

Эмили. Это кажется совершенно необъяснимым; ведь Земля продвигается по своей орбите по отношению к неподвижным звездам так же, как и по отношению к Солнцу.

Миссис Б. Верно, но тогда расстояние до неподвижных звезд настолько огромно, что наша солнечная система по сравнению с ним — лишь точка, а весь размер орбиты Земли — лишь точка; поэтому, оставалась ли бы Земля неподвижной или вращалась бы по своей орбите во время вращения вокруг своей оси, никакой заметной разницы по отношению к неподвижным звездам не было бы произведено. Один полный оборот возвращает тот же меридиан к той же неподвижной звезде; отсюда неподвижные звезды кажутся обходящими вокруг Земли за меньшее время, чем Солнце, на три минуты пятьдесят шесть секунд времени.

Кэролайн. Эти три минуты пятьдесят шесть секунд — это время, которое Земля затрачивает на совершение дополнительной триста шестьдесят пятой части круга, чтобы вернуть тот же меридиан к Солнцу.

Миссис Б. Точно. Отсюда звезды каждый день выигрывают три минуты пятьдесят шесть секунд у Солнца, что заставляет их восходить на эту часть времени раньше каждый день.

Когда время исчисляется по звездам, оно называется звездным временем; когда по Солнцу — солнечным или истинным временем.

Кэролайн. Значит, звездные сутки на три минуты пятьдесят шесть секунд короче, чем солнечные сутки из двадцати четырех часов.

Миссис Б. Я должна также объяснить вам, что подразумевается под звездным годом.

Обычный год, называемый солнечным или тропическим годом, содержащий 365 дней, пять часов, сорок восемь минут и пятьдесят две секунды, измеряется от времени, когда Солнце выходит из одного из равноденствий или солнцестояний, до возвращения к нему снова; но этот год завершается до того, как Земля закончила один полный оборот по своей орбите.

Эмили. Я думала, что Земля совершает один полный оборот по своей орбите каждый год; в чем причина этого отклонения?

Миссис Б. Это происходит из-за сфероидальной формы Земли. Выпуклость вокруг экватора производит почти такой же эффект, как если бы подобная масса вещества, собранная в форме луны, вращалась вокруг экватора. Когда эта луна воздействовала на Землю в соединении с Солнцем или в оппозиции к нему, возникали бы вариации в движении Земли, и эти вариации производят то, что называется прецессией равноденствий.

Plate xi.

Эмили. Что это значит? Я думала, что точки равноденствия — это фиксированные точки на небе, в которых экватор пересекает эклиптику.

Миссис Б. Эти точки не совсем фиксированы, но имеют кажущееся ретроградное движение среди знаков зодиака; то есть вместо того, чтобы быть при каждом обороте в одном и том же месте, они движутся назад. Таким образом, если весеннее равноденствие находится в А (рис. 1, таблица XI), осеннее будет в B, вместо C, а следующее весеннее равноденствие — в D, вместо A, как это было бы в случае, если бы равноденствия были неподвижны в противоположных точках орбиты Земли.

Кэролайн. Так что, когда Земля движется от одного равноденствия к другому, хотя она затрачивает полгода на совершение этого пути, она не прошла через половину своей орбиты.

Миссис Б. И, следовательно, когда она возвращается снова к первому равноденствию, она не завершила всю свою орбиту. Чтобы установить, когда Земля совершила полный оборот по своей орбите, мы должны наблюдать, когда Солнце возвращается в соединение с какой-либо неподвижной звездой; и это называется звездным годом. Предполагая, что неподвижная звезда расположена в E (рис. 1, таблица XI), Солнце не появилось бы в соединении с ней, пока Земля не вернулась бы в A, когда она завершила бы свою орбиту.

Эмили. И насколько дольше звездный год, чем солнечный?

Миссис Б. Всего на двадцать минут; так что вариация точек равноденствия весьма незначительна. Я придала им больший масштаб на рисунке, чтобы сделать их ощутимыми.

Что касается времени, я должна добавить, что суточное движение Земли вокруг наклонной оси вместе с ее годовым обращением по эллиптической орбите вызывает такую сложность в ее движении, что производит много нерегулярностей; поэтому истинное время не может быть измерено по видимому положению Солнца. Совершенно точные часы в некоторые части года были бы впереди Солнца, а в другие части — позади него. Есть только четыре периода, в которые Солнце и идеальные часы совпадали бы, это 15 апреля, 16 июня, 23 августа и 24 декабря.

Эмили. И есть ли значительная разница между солнечным временем и истинным временем?

Миссис Б. Наибольшая разница составляет от пятнадцати до шестнадцати минут. Таблицы уравнения составлены с целью указания и исправления этих различий между солнечным временем и равным или средним временем, которое является названием, данным астрономами истинному времени.

Вопросы

1.(Pg. 92) What does the line A B, (fig. 2 plate 8.) represent, and what are its extremities called?

2.(Pg. 92) What is meant by the equator, and how is it situated?

3.(Pg. 92) There are two hemispheres; how are they named and distinguished?

4.(Pg. 92) What are the circles near the poles called?

5.(Pg. 92) What do the lines I K, and L M, represent?

6.(Pg. 92) What circle is in part represented by the line L K?

7.(Pg. 92) Against what mistake must you guard respecting this line?

8.(Pg. 92) What is meant by a plane, and how could one be represented?

9.(Pg. 93) Describe what is intended by the plane of the earth's orbit.

10.(Pg. 93) Extending this plane to the fixed stars, what circle would it form, and among what particular stars would it be found?

11.(Pg. 93) What is fig. 1. plate 9, designed to represent?

12.(Pg. 93) The ecliptic does not properly belong to the earth, for what purpose then is it described on the terrestrial globe?

13.(Pg. 93) What does the obliquity of the ecliptic to the equator serve to show?

14.(Pg. 93) Within what limits do you find the torrid zone?

15.(Pg. 93) What two zones are there between the torrid, and the two frigid zones?

16.(Pg. 93) Where are the frigid zones situated?

17.(Pg. 93) What is meant by the term zone; and are the frigid zones properly so called?

18.(Pg. 93) How do meridian lines extend, and what is meant by the meridian of a place?

19.(Pg. 93) What is said of the meridian to which the sun is opposite, and where is it then midnight?

20.(Pg. 94) What hour is it then, at places exactly half way between these meridians?

21.(Pg. 94) How are greater and lesser circles distinguished?

22.(Pg. 94) What part of a circle is a degree, and how are these further divided?

23.(Pg. 94) What is the diameter, and what the circumference of a circle, and what proportion do they bear to each other?

24.(Pg. 94) What part of a circle is a meridian?

25.(Pg. 94) How many degrees are there between the equator and the poles?

26.(Pg. 94) Into what parts, besides degrees, is the ecliptic divided?

27.(Pg. 94) How are degrees of latitude measured, and to what number do they extend?

28.(Pg. 94) On what circles are degrees of longitude measured, and to what number do they extend?

29.(Pg. 94) What is a parallel of latitude?

30.(Pg. 95) Degrees of longitude vary in length; what is the cause of this?

31.(Pg. 95) What is the length of a degree of latitude, and why do not these vary?

32.(Pg. 95) What causes the equator to be somewhat larger than a great circle passing through the poles, and what effect has this on degrees of longitude measured on the equator?

33.(Pg. 95) What is the cause of this form being given to the earth?

34.(Pg. 96) What would have been a consequence of the centrifugal force, had the earth been a perfect sphere?

35.(Pg. 96) A body situated at the poles, is attracted more forcibly than if placed at the equator, what is the reason?

36.(Pg. 97) What effect would be produced upon the gravity of a body, were it placed beneath the surface of the earth, and what supposing it at its centre?

37.(Pg. 97) What two circumstances combine, to lessen the weight of a body on the equator?

38.(Pg. 97) Why could not this be proved by weighing a body at the poles, and at the equator?

39.(Pg. 98) What is a pendulum?

40.(Pg. 98) What causes it to vibrate?

41.(Pg. 98) Why are not its vibrations perpetual?

42.(Pg. 98) Two pendulums of the same length, will not, in different latitudes, perform their vibrations in equal times, what is the cause of this?

43.(Pg. 98) To what use has this property of the pendulum been applied?

44.(Pg. 99) What change must be made in pendulums situated at the equator and at the poles, to render their vibrations equal?

45.(Pg. 99) What do the vibrations of a pendulum resemble, and why will it vibrate more rapidly if shortened?

46.(Pg. 99) In the revolution of the earth round the sun, what is the position of its axis?

47.(Pg. 99) How much is the axis of the earth inclined, and with what line does it form this angle?

48.(Pg. 99) What is represented by fig. 2, plate 9?

49.(Pg. 100) How is the north pole inclined in the middle of our summer, and what effect has this on the north frigid zone?

50.(Pg. 100) In what direction does the north pole always point?

51.(Pg. 100) What is shown by the position of the earth at B, in the figure?

52.(Pg. 100) How does the sun then shine at the poles, and what is the effect on the days and nights?

53.(Pg. 101) When the earth has passed the autumnal equinox, what changes take place at the poles, and also in the whole northern and southern hemispheres?

54.(Pg. 101) Why is the heat greatest within the torrid zone?

55.(Pg. 101) How does the sun appear at the poles, during the period of day there?

56.(Pg. 101) In what will the days and nights differ in the temperate zone, from those at the poles, and at the equator?

57.(Pg. 102) Trace the earth from the winter solstice to the vernal equinox, and inform me what changes take place.

58.(Pg. 102) What takes place at the time of the vernal equinox, and what is meant by the term?

59.(Pg. 102) In proceeding from the vernal equinox to the summer solstice, what changes take place?

60.(Pg. 103) From what cause arises the superior heat of the equatorial regions?

61.(Pg. 103) Why should oblique rays afford less heat than those which are perpendicular?

62.(Pg. 103) How is this explained by fig. 1. plate 10?

63.(Pg. 103) How do you account for the superior heat of summer, and how is this exemplified in fig. 2 and 3, plate 10?

64.(Pg. 104) What other cause lessens the intensity of oblique rays?

65.(Pg. 104) How is this explained by fig. 4?

66.(Pg. 104) What causes conspire to lessen the solar heat in the morning and evening?

67.(Pg. 104) The greatest heat of summer is after the solstice, and the greatest heat of the day, after 12 o'clock, although the sun's rays are then most direct, how is this accounted for?

68.(Pg. 105) Is there any change of seasons in the other planets?

69.(Pg. 105) What is said respecting the axes of Jupiter, of Mars, and of Saturn?

70.(Pg. 105) In 365 days, how many times does the earth revolve on its axis?

71.(Pg. 105) How is this accounted for?

72.(Pg. 105) Do the fixed stars require the same time as the sun, to return to the same meridian?

73.(Pg. 106) How is this accounted for?

74.(Pg. 106) What is meant by the solar and the sidereal day?

75.(Pg. 106) What is the difference in time between them?

76.(Pg. 106) What is the length of the tropical year?

77.(Pg. 107) The solar year is completed before the earth has made a complete revolution in its orbit, by what is this caused?

78.(Pg. 107) What is this called, and what is represented respecting it by fig. 1, plate 11?

79.(Pg. 107) By what means can we ascertain the period of a complete revolution of the earth in its orbit, as illustrated by the fixed star E, in fig. 1?

80.(Pg. 107) What difference is there in the length of the solar and sidereal year?

81.(Pg. 107) Why can we not always ascertain the true time by the apparent place of the sun?

82.(Pg. 108) What would be the greatest difference between solar, and true time, as indicated by a perfect clock?

РАЗГОВОР IX. О ЛУНЕ.

OF THE MOON'S MOTION. PHASES OF THE MOON. ECLIPSES OF THE MOON. ECLIPSES OF JUPITER'S MOONS. OF LATITUDE AND LONGITUDE. OF THE TRANSITS OF THE INFERIOR PLANETS. OF THE TIDES.

МИССИС Б.

Мы сегодня ограничим наше внимание Луной, которая предлагает много интересных явлений.

Луна вращается вокруг Земли в течение примерно двадцати девяти с половиной дней; по орбите, плоскость которой наклонена более чем на пять градусов к плоскости Земли; она сопровождает нас в нашем обращении вокруг Солнца.

Эмили. Ее движение тогда должно быть сложного характера; ибо, поскольку Земля не неподвижна, а продвигается по своей орбите, пока Луна идет вокруг нее, Луна, проходя вокруг Солнца, должна двигаться по своего рода фестончатому кругу.

Миссис Б. Это правда; и есть также другие обстоятельства, которые мешают простоте и регулярности движения Луны, но которые слишком сложны для того, чтобы вы поняли их в настоящее время.

Луна всегда обращена к нам одной и той же стороной, из чего очевидно, что она поворачивается лишь один раз вокруг своей оси, пока совершает оборот вокруг Земли; так что жители Луны имеют только один день и одну ночь в течение лунного месяца.

Кэролайн. Мы предоставляем им, однако, преимущество великолепной луны, чтобы освещать их долгие ночи.

Миссис Б. Это преимущество лишь частичное; ибо, поскольку мы всегда видим одну и ту же полусферу Луны, только жители этой полусферы могут видеть нас.

Кэролайн. Одна половина Луны, значит, наслаждается нашим светом, в то время как другая половина постоянно имеет ночи тьмы. Если в тех регионах есть астрономы, они, несомненно, были бы искушены посетить другую полусферу, чтобы увидеть такое грандиозное светило, каким мы должны казаться им. Но, скажите, видят ли они Землю во всех изменениях, которые Луна демонстрирует нам?

Миссис Б. Именно так. Эти изменения называются фазами Луны и требуют некоторого объяснения. На рис. 2, таблица 11, скажем, что S представляет Солнце, E — Землю, а A B C D E F G H — Луну в разных частях ее орбиты. Когда Луна находится в А, ее темная сторона обращена к Земле, мы не увидим ее, как в a; но ее исчезновение очень кратковременно, и по мере того, как она продвигается по своей орбите, мы воспринимаем ее в форме новой луны: когда она прошла одну восьмую своей орбиты в B, одна четверть ее освещенной полусферы будет обращена к Земле, и она тогда появится серповидной, как в b; когда она совершила одну четверть своей орбиты, она показывает нам половину своей освещенной стороны, как в c, и это называется ее первой четвертью; в d она, как говорят, выпуклая, а в e вся освещенная сторона видна нам, и Луна в полнолунии. По мере того как она продолжает движение по своей орбите, она снова становится выпуклой, и ее освещенная полусфера постепенно отворачивается от нас, пока она не прибывает в G, что является ее третьей четвертью; продолжая оттуда, она завершает свою орбиту и исчезает, а затем снова возобновляет свою форму новой луны и проходит последовательно через те же изменения.

Когда Луна новая, говорят, что она в соединении с Солнцем, так как они оба тогда в одном направлении от Земли; во время полнолуния говорят, что она в оппозиции, потому что она и Солнце находятся на противоположных сторонах Земли; во время ее первой и третьей четвертей говорят, что она в своих квадратурах, потому что она тогда находится на одну четверть круга, или 90°, от своего соединения, или периода новой луны.

Эмили. Разве затмения Солнца не производятся тем, что Луна проходит между Солнцем и Землей?

Миссис Б. Да; когда Луна проходит между Солнцем и Землей, она перехватывает его лучи, или, другими словами, отбрасывает тень на Землю, тогда Солнце затмевается, и дневной свет уступает место тьме, пока тень Луны проходит над нами.

Когда, наоборот, Земля находится между Солнцем и Луной, это мы перехватываем солнечные лучи и отбрасываем тень на Луну; она тогда, говорят, затмевается и исчезает из нашего вида.

Эмили. Но поскольку Луна обходит Землю каждый месяц, она должна быть один раз в течение этого времени между Землей и Солнцем; и Земля должна также быть один раз между Солнцем и Луной, и все же у нас нет солнечного и лунного затмения каждый месяц?

Миссис Б. Я уже информировала вас, что орбиты Земли и Луны не в одной плоскости, а пересекаются; и Луна обычно проходит либо выше, либо ниже орбиты Земли, когда она в соединении с Солнцем, и поэтому не перехватывает его лучи и не производит затмение; ибо это может произойти только тогда, когда Луна находится в своих узлах или около них, что является названием, данным тем двум точкам, в которых ее орбита пересекает орбиту Земли; затмения не могут произойти в другое время, потому что только тогда они оба находятся на прямой линии с Солнцем.

Эмили. А частичное затмение Луны происходит, я полагаю, когда, проходя мимо Земли, она недостаточно высоко или низко относительно тени, чтобы избежать ее полностью?

Миссис Б. Да, один край ее диска тогда погружается в тень и затмевается; но поскольку Земля больше Луны, когда затмения происходят точно в узлах, они не только полные, но длятся более трех часов.

Plate xii.

Полное затмение Солнца случается редко, и когда оно происходит, полная тьма ограничена одной конкретной частью Земли, диаметр тени не превышает 180 миль; очевидно показывая, что Луна меньше Солнца, так как она не может полностью скрыть его от Земли. На рис. 1, таблица 12, вы найдете описание солнечного затмения; S — Солнце, M — Луна, E — Земля; и тень Луны, как видите, недостаточно велика, чтобы покрыть Землю. Лунные затмения, напротив, видны из каждой части Земли, где Луна находится над горизонтом; и мы обнаруживаем по продолжительности времени, которое Луна проходит через тень Земли, что этого было бы достаточно, чтобы затмить ее полностью, будь она во много раз больше своего фактического размера; из этого следует, что Земля гораздо больше Луны.

На рис. 2 S представляет Солнце, которое изливает лучи света по прямым линиям во всех направлениях. E — Земля, M — Луна. Теперь луч света, идущий от одной оконечности диска Солнца в направлении A B, встретит другой, идущий от противоположной оконечности в направлении C B; тень Земли, следовательно, не может простираться дальше B; поскольку Солнце больше Земли, тень последней коническая, или в форме сахарной головы; она постепенно уменьшается и гораздо меньше Земли там, где Луна проходит через нее, и все же мы обнаруживаем, что Луна не только полностью затмевается, но и остается в течение значительного времени во тьме, и отсюда мы можем установить ее реальные размеры.

Эмили. Когда Луна затмевает Солнце для нас, мы должны быть затмеваемы для Луны?

Миссис Б. Безусловно; ибо если Луна перехватывает лучи Солнца и отбрасывает тень на нас, мы должны неизбежно исчезнуть для Луны, но только частично, как на рис. 1.

Кэролайн. Должно быть большое количество затмений на далеких планетах, у которых так много лун?

Миссис Б. Да, немногие дни проходят без того, чтобы не произошло затмение; ибо среди числа спутников один или другой из них постоянно проходит либо между своей главной планетой и Солнцем, либо между планетой и друг другом. Астрономы настолько хорошо знакомы с движением планет и их спутников, что они рассчитали не только затмения нашей Луны, но и затмения Юпитера с такой совершенной точностью, что это дало средство для установления долготы.

Кэролайн. Но разве не очень легко найти широту и долготу любого места по карте или глобусу?

Миссис Б. Если вы знаете, где находитесь, то нет никакой сложности в том, чтобы определить широту или долготу этого места, обратившись к карте; но если предположить, что вы долгое время находились в море и ваш путь был прерван штормами, карта окажет вам очень мало помощи в определении вашего местоположения.

Кэролайн. В таких обстоятельствах, признаюсь, я была бы в равном затруднении определить как широту, так и долготу.

Миссис Б. Широту обычно находят путем измерения высоты солнца в полдень; то есть количества градусов, на которое оно поднято над горизонтом, ибо солнце кажется более высоко поднятым по мере приближения к экватору и менее — по мере удаления от него.

Кэролайн. Но если вы не видите солнца, как можно измерить его высоту?

Миссис Б. Когда слишком облачно, чтобы видеть солнце, широту иногда находят ночью по полярной звезде; северный полюс Земли постоянно указывает на одну определенную часть небес, в которой расположена звезда, называемая Полярной звездой: эта звезда видна в ясные ночи из любой части северного полушария; поэтому высота Полярной звезды составляет то же число градусов, что и высота полюса; широту также можно определить по наблюдениям за любой из неподвижных звезд: таким образом, положение судна в море относительно севера и юга легко установить. Трудность заключается в определении востока и запада, то есть долготы. Поскольку у нас нет восточных полюсов, от которых мы могли бы отсчитывать наше расстояние, для этой цели должна быть выбрана какая-то определенная точка или линия. Англичане ведут отсчет от Гринвичского меридиана, где расположена королевская обсерватория; на французских картах вы обнаружите, что долгота отсчитывается от Парижского меридиана.

Вращение Земли вокруг своей оси за 24 часа с запада на восток, как вы знаете, вызывает кажущееся движение солнца и звезд в противоположном направлении, и солнце, по-видимому, обходит Землю за 24 часа, проходя пятнадцать градусов, или двадцать четвертую часть окружности Земли, каждый час; поэтому, когда в Лондоне двенадцать часов, в любом месте, расположенном в пятнадцати градусах к востоку от Лондона, — час дня, так как солнце должно было пройти меридиан этого места на час раньше, чем оно достигнет меридиана Лондона. По той же причине в любом месте, расположенном в пятнадцати градусах к западу от Лондона, — одиннадцать часов, так как солнце придет к этому меридиану лишь часом позже.

Если бы капитан судна в море мог точно знать, который час в Лондоне, он мог бы, взглянув на свои часы и сравнив их с временем в том месте, где он находится, определить долготу.

Эмили. Но если бы он не переводил свои часы с тех пор, как отплыл из Лондона, они показывали бы время, которое в тот момент было в Лондоне.

Миссис Б. Верно; но чтобы узнать время дня в том месте, где он находится, капитан судна сверяет свои часы по солнцу, когда оно достигает меридиана.

Эмили. Тогда, если бы у него было двое часов, он мог бы одни ежедневно сверять, а другие оставить без изменений; первые показывали бы время места, в котором он находится, а вторые — время в Лондоне; и, сравнив их, он смог бы вычислить свою долготу.

Миссис Б. Вы открыли, Эмили, способ определения долготы, который, с удовольствием сообщаю вам, принят повсеместно: для этой цели используются часы превосходной конструкции, называемые хронометрами, или часами для измерения времени, и сейчас они изготавливаются с такой точностью, что не отклоняются более чем на четыре или пять секунд за целый год; но лучшие часы подвержены несовершенствам, и если бы хронометр спешил или отставал, не было бы способа установить ошибку; следовательно, полагаться на них безоговорочно нельзя.