Всякий знает, что светает задолго до восхода Солнца.

Бывает так, что Солнце должно показаться только через час, а то и больше, а небо уже начинает светиться. В чём тут причина? Само ли небо светится, или его Солнце освещает? И можно ли осветить небо, если в действительности твёрдого неба нет?

Оказывается, можно. Ведь наша Земля окружена толстым слоем воздуха — воздушной оболочкой. Вот эта оболочка и светится перед восходом и после захода Солнца, а от этого и бывают на Земле рассвет и сумерки. Светится же воздушная оболочка или, как её называют, атмосфера потому, что её освещают лучи ещё не взошедшего или уже закатившегося Солнца. Люди долгое время этого не понимали, давая сумеркам неверное объяснение.

Говоря о происхождении сумерек, мы упомянули о шарообразности Земли. Что Земля — шар, все, конечно, слышали, но далеко не все смогут ответить на вопрос: а как это можно доказать? Если действительно Земля круглая, то как люди живут на ней со всех её сторон и никуда с неё не падают?

Ответим сначала на вопрос, почему люди не падают с Земли.

Мы часто говорим: Солнце взошло, Солнце высоко поднялось на небе, Солнце село. Что же, действительно Солнце движется по небу, в утренние часы поднимаясь вверх, а в вечерние — спускаясь к горизонту, или это только нам кажется, что оно движется, а в действительности движется наша Земля и с ней вместе мы?

Ещё не так давно (лет 400 тому назад) люди считали, что Земля неподвижна, а Солнце движется. Но теперь мы знаем, что это не так.

Действительно, трудно допустить, чтобы огромное Солнце, которое по объёму в миллион с лишним раз больше Земли, двигалось вокруг неё.

Что, что Земля действительно вращается вокруг своей оси, можно доказать разными способами.

Когда учёные точно измерили Землю, оказалось, что она имеет не совсем правильную форму шара, а слегка сплюснута с двух противоположных сторон — у своих полюсов. Это открытие, однако, совсем не было неожиданным, так как ещё значительно раньше великий английский математик Ньютон доказал с помощью расчётов, что благодаря своему вращению Земля обязательно должна быть сплюснутой. Объясняется это действием на Землю так называемой центробежной силы.

Мы все отлично знаем, что в различные времена года Солнце ведёт себя по-разному. Летом оно восходит рано, идёт высоко по небу и заходит поздно. Зимой, наоборот, Солнце показывается над горизонтом поздно и, совершив низкий и короткий путь по небу, рано заходит. Летом день длинный, ночь короткая; зимой день короткий, ночь длинная. Весной и осенью день и ночь по продолжительности мало отличаются друг от друга. Чем всё это объяснить? Ведь мы знаем, что смена дня и ночи, то есть восход и заход Солнца, происходит оттого, что Земля вращается вокруг своей оси. Что же она не весь год вертится одинаково? А может быть, продолжительность дня и ночи зависит ещё от какой-нибудь другой причины?

Как мы уже говорили, в результате вращения Земли вокруг своей оси с запада на восток нам кажется, что Солнце перемещается по небу в обратном направлении, то есть с востока на запад, и все другие светила — Луна, звёзды — движутся по небу в том же направлении по той же причине.

Но вот оказывается, что, кроме этого кажущегося общего для всех небесных светил движения, Солнце имеет ещё второе движение, значительно менее заметное. Благодаря именно этому движению Солнце в различные времена года согревает Землю по-разному.

Древние учёные, открывшие, что Солнце движется между звёзд, считали, что Солнце действительно обходит Землю кругом в течение года. Рассматривая Землю как середину и основу всего мира, они думали, что вокруг Земли движутся вообще все небесные светила. При этом Солнце, по их представлениям, совершало два движения: первое — суточное, вместе со всем звёздным небом, второе — годовое по звёздному небу.

Первое из этих движений, как мы уже видели, кажущееся и объясняется оно вращением Земли вокруг оси; о причинах второго движения будет сказано несколько дальше.

Было бы очень трудно решить вопрос, что вокруг чего движется — Земля вокруг Солнца, или Солнце вокруг Земли, если бы с Земли не было видно звёзд и планет, ну, положим, если бы небо по ночам всегда было пасмурным. Коперник жил в те времена, когда ещё не существовало точных инструментов. Поэтому ни он сам, ни его современники не могли обнаружить ничтожно малые изменения в положении звёзд на небе, вызываемые движением Земли. Но современная нам наука хорошо знает, что такие изменения действительно существуют, и считает их за основное доказательство движения Земли вокруг Солнца.

Итак, Земля имеет два различных движения. Во-первых, она поворачивается вокруг своей оси один раз в сутки. Во-вторых, она обходит вокруг Солнца в течение одного года. В результате первого движения Земли происходит смена дня и ночи; в результате второго, как это вы сейчас увидите, происходит смена времён года.
Если бы Земля двигалась вокруг Солнца так, что ось её вращения всё время была расположена под прямым углом к солнечным лучам, никакой смены времён года на Земле не существовало бы. Посмотрите на рис. 4. Откуда бы Солнце ни освещало Землю — справа, слева, спереди или сзади, лишь бы его лучи падали на земную поверхность под прямым углом к земной оси, — никакой разницы не получилось бы. Во всех случаях лучи Солнца падали бы отвесно на земном экваторе и скользили бы вдоль земной поверхности у полюсов. В любом месте на Земле (кроме полюсов), из-за её вращения вокруг оси, ночь тянулась бы 12 часов и столько же продолжался бы день. Солнце всегда бы всходило на востоке и садилось на западе, совершая по небу изо дня в день всё один и тот же путь. Смены времён года на Земле не было бы.

Нам пришлось упомянуть о различных небесных светилах: Солнце, Луне, планетах и звёздах. О том, что представляют собой Солнце и Луна, мы в своём месте кое-что сказали, но о планетах и звёздах было упомянуто лишь мимоходом. А между тем, если об этих светилах читателю совсем ничего не известно, многое из того, о чём было здесь рассказано, может быть им неправильно понято.
Итак, что такое планеты?

На рис. 12 показаны сравнительные размеры планет. Их известно всего девять. Самая большая из них — Юпитер — имеет поперечник в 11 раз больше поперечника Земли, а объём в 1345 раз больше земного объёма. Несмотря на такие огромные размеры, Юпитер всё-таки почти в 1000 раз меньше Солнца по объёму.

Вы познакомились с двумя движениями Земли — одной из планет, движущихся вокруг Солнца. Земля не выделяется из числа других планет ни своими размерами, ни какими-либо особенностями своего движения, но она замечательна для нас тем, что мы являемся её обитателями.

Раньше люди считали Землю за основу Вселенной, думая, что Солнце, планеты и звёзды во много раз меньше её и что все небесные светила движутся вокруг Земли, неподвижно покоящейся в середине Вселенной.

Эти взгляды на исключительную роль Земли во Вселенной нашли себе яркое отражение и в так называемых «священных» религиозных книгах, которые писались очень давно, в те времена, когда наука только зарождалась. Так, например, в библейской легенде о сотворении мира говорится, что богу пришлось потратить на сотворение Земли и её обитателей значительно больше времени, чем на сотворение всех небесных светил, вместе взятых.