Если бы Земля была внутри пуста | ТМ 1938-06

Я. ПЕРЕЛЬМАН

Авторы фантастических произведений не раз пользовались представлением о том, будто земной шар не сплошной, а представляет собой полую оболочку. Этот странный домысел никогда не получал общего признания в науке, но для целей фантастического рассказа было очень заманчиво к нему прибегнуть. Одно из самых ранних беллетристических произведений подобного рода принадлежит русскому писателю первой половины прошлого века — О. И. Сенковскому, писавшему под псевдонимом «барон Брамбеус». В его «Фантастических путешествиях», появившихся более ста лет назад (1833), читаем такие строки о внутреннем устройстве Земли:

«Земной шар есть настоящий пузырь, составленный из плотной скорлупы, которая имеет не более десяти или пятнадцати верст толщины, и внутри надутый воздухом. Внутренняя поверхность этой скорлупы совершенно похожа на внешнюю — зелена, усеяна горами, лесами и озерами; имеет свои моря и реки и населена людьми, животными, птицами, червями и устрицами точно так же, как у нас на лицевой стороне шара. Одно только разительное, существенное различие — что тамошние люди в отношении к нам ходят головою вниз, как у нас мухи по потолку...»

За последнее столетие этот домысел в том или ином виде, всплывает у нас и за рубежом. В настоящее время нам напомнил о нем известный роман академика В. А. Обручева «Плутония». Вероятно, читателям «Плутонии» интересно будет узнать, каковы должны были бы действительно быть условия тяжести на Земле и, главное, под Землей, если бы планета наша была внутри полая. Задача эта совершенно точно разрешается физикой. Не станем приводить хода решения и относящихся к нему математических выкладок; познакомим читателя лишь с окончательными выводами, показывающими, что домыслы писателей-фантастов о том, будто земной шар не сплошной, противоречат положениям науки.

Итак, вообразим, что наша планета представляет собой полую оболочку, и рассмотрим сначала, как подобный исполинский мяч притягивал бы вещи, находящиеся на наружной его поверхности. С какой силой придавливались бы они к своим опорам или натягивали бы точки своего привеса? В каком направлении падали бы на Землю тела, оставленные без опоры или без привеса?

Физика дает следующий ответ на эти вопросы. Шаровая оболочка из однородного вещества должна притягивать внешние предметы так, словно все вещество оболочки собрано в ее центре. Это значит, что если бы Земля была полым шаром, то вещи на ней, лишенные опоры, падали бы по-прежнему в направлении к центру планеты, но увлекающая сила, их вес, был бы во столько раз меньше нынешнего веса, во сколько раз масса полой планеты меньше массы сплошной. Поэтому, если оболочка сравнительно тонка и не состоит из плотного материала, то тяжесть на ее наружной поверхности должна быть весьма незначительна. Можно вычислить, что при толщине оболочки 10 км, как в фантазии барона Брамбеуса, и при плотности ее, равной средней плотности Земли, вещи на наружной ее стороне весили бы в 100 раз меньше, нежели теперь. Однако при большой толщине оболочки и достаточной ее плотности присутствие полости может и совсем не сказаться на изменении веса тел снаружи оболочки. Например, при толщине в 2 тыс км и при плотности в полтора раза большей, чем средняя плотность Земли, вес предметов на наружной стороне оболочки ничем не отличался бы от нынешнего. Это дает сторонникам теории полой Земли возможность безнаказанно избегать противоречия с реальной действительностью, поскольку речь идет об условиях пребывания снаружи оболочки.

Но дело резко меняется, когда мы переходим к условиям внутри оболочки. Оказывается, что, вопреки фантазиям сторонников полой Земли, вещи внутри оболочки должны вовсе ничего не весить! Притяжения отдельных частей оболочки полностью уравновешивают друг друга. Вещи в полости никуда не увлекаются, никуда не падают: они совершенно невесомы. При этом безразлично, где вещь находится — в центре ли оболочки, или в стороне от него, как угодно близко к оболочке, хотя бы и на самой ее внутренней поверхности. Допущение, что эта внутренняя поверхность «имеет свои моря и реки и населена людьми, животными», абсолютно неверно. Моря и реки не удержались бы в своих берегах: их невесомое содержимое должно было бы собраться в шар, как масло в общеизвестном опыте Плато. А люди и животные при первой же попытке сделать шаг унеслись бы с оболочки, начали бы витать и метаться в полости.

Если бы Земля была полой, то предметы внутри такой оболочки должны были бы вовсе ничего не весить, потому что притяжения отдельных частей оболочки полностью уравновешивают друг друга. 

Представим себе, что внутри полой Земли находится материальный шар. Притяжение этого шара было бы единственной силой, которая заставляла бы предметы, не связанные с оболочкой, сниматься с места и падать к центру ядра.

Приблизимся теперь к той обстановке, которая описана в «Плутонии». Представим себе, что внутри шаровой оболочки находится сравнительно небольшой материальный шар. Как изменятся при этом условия тяжести в свободной полости планеты? Мы уже знаем, что оболочка сама по себе не оказывает никакого действия на вещи внутри нее, но она нисколько не мешает центральному ядру, проявлять свое притяжение. В полости это притяжение было бы единственной силой, которая заставляла бы предметы, не связанные с оболочкой, сниматься с места и падать. Куда? Конечно, по направлению к центру ядра. Люди не могли бы бродить по внутренней стороне оболочки, имея ядро над своей головой: для них ядро — не верх, а низ. Рассчитывать на то, что газ внутри полости своим напором должен удержать вещи на оболочке, предотвращая их падение, — значит, впадать в наивное заблуждение: газ давит во все стороны и не может остановить падения на ядро; он может лишь своим сопротивлением движению замедлить его, сделать падение равномерным.

Остается для полноты картины рассмотреть еще одну подробность. Оболочка планеты, говорится в «Плутонии», имеет отверстие, служащее входом внутрь, в полость. Как должно сказаться на условиях тяжести присутствие такой дыры? Физика дает очень интересный ответ на этот вопрос: дыра должна оказывать отталкивающее действие на все вещи, находящиеся близ краев отверстия как снаружи оболочки, так и внутри нее. Отталкивающая сила, правда, невелика при незначительных размерах отверстия; чем больше дыра, тем сильнее отталкивание.

Теперь читатели смогут довольно ясно представить себе, что должно было бы на самом деле происходить внутри земного шара, если бы он был устроен так, как рассказывают герои «Плутонии».