Еще в молодости Циолковский увлекался астрономией. Дальнейшие размышления на эту тему привели его к вопросам небесной механики. Большинство работ в этой области написано Циолковским в форме научно-фантастических повестей, наиболее способствовавших популяризации его идей.
Епархиальное училище в Калуге. Современная фотография.
В начале 1893 года Циолковский послал Нижегородскому кружку несколько своих печатных работ и рукопись «Всемирное тяготение, как источник мировой энергии».
В последней работе Циолковский популярно доказывал, что сжатие звезд (и Солнца, как одной из звезд) силою тяготения является источником энергии, в течение миллионов лет поддерживающей их излучение. Эта энергия в тысячи раз более химической энергии вещества тех же звезд (радиоактивной, еще более могущественной энергии в то время не знали). Циолковский выводил в своей работе также законы выделения тепла небесными светилами и ускорение их вращения от сжатия. Работа заканчивалась вычислениями, согласно которым радиус нашего Солнца через двенадцать с половиной миллионов лет должен уменьшиться на 0,3 своей нынешней величины.
С этой работой у Циолковского произошло то же, что с некоторыми другими трудами боровского и раннего калужского периодов: сказалась длительная оторванность от научных центров, недостаток книг и научных журналов. Вскоре после опубликования работы Циолковскому пришлось убедиться, что аналогичные идеи были до него развиты в работах выдающихся ученых Гельмгольца и Вильяма Томсона (он же лорд Кельвин). В дальнейшем было установлено, что теория Гельмгольца и Кельвина не объясняет полностью продолжительного существования звезд и, в частности, Солнца в раскаленном виде. Энергии, получающейся в результате сжатия звезд, для этого недостаточно.
Английский ученый Резерфорд указал, что источник энергии, поддерживающей лучеиспускание, надо искать в радиоактивных процессах, происходящих внутри звезд.
Однако ряд попыток построить теорию радиоактивных процессов, происходящих, например, на Солнце, еще не привел к определенным результатам. Лишь в 1938 году молодой советский ученый профессор Л. Ландау выдвинул совершенно новую теорию, которая как бы объединяет прежнюю гипотезу Гельмгольца с современными представлениями о радиоактивных явлениях[53].
В том же 1893 году Циолковский написал интересную научно-фантастическую повесть «На Луне», которая была напечатана дважды — в журнале московского издательства Сытина «Вокруг света» и тем же издательством в виде отдельной книжки.
В повести Циолковский развивает мысли, уже высказанные в сочинении «Свободное пространство».