В океане энергии

Очевидное свойство ракеты, точнее системы, состоящей из бутылки и выхлопных газов,— это свойство изменять свои размеры, как бы растягиваться в пространстве. Если все сказанное раньше относительно центра масс справедливо для любого тела, состоящего из частиц,— твердого, жидкого или газообразного, то можно смело уподобить ракету палке, которая под воздействием внутренних сил увеличивает свою длину. Поместив такую палку в открытый космос на место ракеты, вы не увидите ничего нового. Палка начала удлиняться: ее центр масс остается на месте, а концы отодвигаются от него в разные стороны.

Что еще сказать? Если один из концов палки по каким-то причинам оказался тяжелее, он отодвинется на меньшее расстояние, а более легкий конец — на большее расстояние. Сама же палка, понимаемая как единое целое, будет оставаться неподвижной. Зафиксируем некоторый момент времени. К этому моменту легкий конец палки отодвинулся от центра масс несколько дальше, чем тяжелый конец. Но с начала опыта до момента наблюдения прошло определенное количество времени. За этот период легкий конец прошел большее расстояние, а тяжелый — меньшее. Значит, при «ракетном», реактивном, движении легкое тело или более легкие частицы движутся с большей скоростью.

Все только что сказанное представляет собой словесную формулировку знаменитой формулы Циолковского. Но мы твердо решили обойтись без математических формул. Заметим другое: из всех литературных героев ближе всех к идее путешествия в космос, в частности путешествия на Луну, оказался барон Мюнхгаузен. Он посадил в землю семечко быстрорастущего бобового растения, подождал, пока оно дорастет до Луны, а затем взобрался по стволу. Но разве ствол растущего бобового растения не то же самое, что растущая палка?

Поместим теперь в облюбованный нами уголок открытого космоса цветочный горшок с землей, в которую посажено бобовое зернышко. Вот оно проросло, появились первые листочки. Длина ствола, как это свойственно бобовым, быстро увеличивается. И что дальше? Да все то же самое. Центр масс остается неподвижным— он расположен где-то внутри цветочного горшка. Ствол отодвигается в одну сторону от центра масс точно так же, как это делали выхлопные газы, а горшок (ракета) — в другую. Но горшок во много раз тяжелее растения, поэтому он перемещается на меньшее расстояние и движется с меньшей скоростью. Легкий ствол и движется быстрее, и конец его уходит дальше.

На примере цветочного горшка с бобовым семенем тоже можно установить основные законы реактивного движения. Этим законам должен подчиняться любой аппарат, действующий по тому же принципу. А коли так, то изучать его поведение можно на примере цветочного горшка. Как говорят ученые, цветочный горшок с бобовым семенем может служить для нас моделью (бобовой) реактивного движущегося аппарата. Главный закон гласит так: при отсутствии взаимодействия с другими телами отдельные части системы цветочный горшок — бобовое растение могут совершать лишь такие движения, при которых положение центра масс останется неизменным.