Первый искусственный объект преодолел земное притяжение, - спутник Земли (СССР, 4 октября 1957)

Первый спутник Земли: начало полета - 4 октября 1957, окончание - 4 января 1958, сделано 1440 витков. Масса аппарата - 83,6 кг, максимальный диаметр - 0,58 м. Период вращения - 96,7 мин; перигей (сближение) - 228 км; апогей (удаления) - 947 км.

 

Сила тяжести у поверхности Земли равно влияет на материальные тела, находящиеся в любой точке земного шара. Просто сейчас на нас действует сила земного притяжения, которую вычисляют по закону Ньютона, и мы ее реально ощущаем как свой вес. Если вы что-нибудь упустите, оно под действием все той же силы равноприс-корень будет спрямано к земле. Галилею первому удалось экспериментально измерить приблизительную величину ускорения свободного падения вблизи поверхности Земли. Для Галилея это физический параметр был просто экспериментально измеряемой константой. Согласно же Ньютоном ускорение свободного падения можно вычислить, подставив в формулу закона всемирного тяготения массу и радиус Земли, помня при этом, что, согласно второму закону механики Ньютона, сила, действующая на тело, равна его массе, умноженной на ускорение . Следовательно, то, что для Галилея было просто предметом измерения, для Ньютона становится предметом математических вычислений или прогнозов.

 

Наконец, закон всемирного тяготения объясняет механическую строение Солнечной системы, и законы Кеплера, описывающие траектории движения планет, могут быть выведены из нее. Для Кеплера его законы были чисто описательными, и в них ученый просто обобщил свои наблюдения в математической форме, не предложив для формулы никаких теоретических оснований. А вот по Ньютону в большой системе мироустройства законы Кеплера становятся прямым следствием универсальных законов механики и закона всемирного тяготения. То есть мы опять наблюдаем, как эмпирические выводы, полученные на одном уровне, превращаются в строго обоснованные логические выводы, когда наши знания о мире переходят на следующую ступень.

 

Строение Солнечной системы, согласно уравнениям Ньютона, объединяют земную и небесную гравитацию, можно понять на следующем примере. Допустим, вы находитесь в крае бетонного пускового колодца на космодроме Байконур и в ваших руках макет первого искусственного спутника Земли. Если сбросить спутник в шахту по вертикали, то он начнет равноускоренного падения, описываемое законами Ньютона для движения тела с ускорением свободного падения. Теперь катапультирует спутник в направлении горизонта, по дуге параболы. В этом случае его движение также будет описано законами Ньютона относительно движущегося тела с начальной скоростью под действием силы тяжести. Теперь вспомним запуск первого спутника Земли. Скорости ракетоносителя достаточно, чтобы спутник облетел вокруг земного шара. Если пренебречь сопротивлением стратосферы, спутник, облетев Землю, вернется в исходную точку с первичной скоростью и будет продолжать орбитальный полет подобно естественного спутника - Луны. Так мы перешли от описания падения тел в земных условиях (яблоки Ньютона) к описанию движения спутника (Луны) Земли, пользуясь одними и теми же законами небесной механики. Вот здесь и видно всю глубину прозрения Ньютона, соединивший две силы гравитационного притяжения, которые ранее считали разными по своей природе.

 

После смерти Ньютона (1727) закон всемирного тяготения неоднократно подвергали критическому анализу. Более-менее серьезным возражением против закона всемирного тяготения была публикация французского математика и астронома А. Клеро в 1745 г. Он утверждал, что некоторые детали исчисленного им лунного перигея требовали исправления закона всемирного тяготения. Оригинальный путь исследований Клеро привел его к тому же значения, которое получил в свое время сам Ньютон, при этом наблюдаемые его данные видирзнялися от наблюдаемых почти вдвое. Таких же выводам пришел и знаменитый французский математик Жан Даламбер. Он, так же как и Клеро, вычислил, что под действием ньютоновского притяжения перигей орбиты Луны должен был завершить один оборот за 18 лет, а не 9 лет, как происходит на самом деле. Вывод Клеро и Даламбера обжаловал известный французский натуралист Жорж Бюффон, указавший критикам на их ошибки и защитил теорию Ньютона. «Любой физический закон только потому является законом, что он имеет уникальное выражение и является простым», - заявил Бюффон. Таким образом, время перестройки Вселенной опирается на законы Ньютона, пришло гораздо позже - в начале двадцатого века, после появления новой физики.