Два курьеза

К оглавлению
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 
17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 
34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 
51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 
68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 
85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 
102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 
119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 
136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 
153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 
170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 

В замечательном произведении Д. Свифта «Путешествия Гулливера» (третья часть) рассказывается о стра­не Лапуте (летающем острове). Ас­трономам этой страны были извест­ны два спутника Марса.

Книга «Путешествия Гулливе­ра» вышла в свет в 1726 г.— за полтора века до открытия американ­ским астрономом Л. Холлом спутни­ков Марса Фобоса и Деймоса Ука­занные Свифтом расстояния от пла­неты и время обращения ее спутни­ков почти совпали с теми, какие

оказались у настоящих спутников Марса.

Как мог Свифт предугадать коли­чество спутников, расстояния до них и периоды их обращения?

Еще Кеплер полагал, что если у Земли один спутник — Луна, а у Юпи­тера —четыре (те, которые к тому времени открыл Галилей), то у Марса, обращающегося между Землей и Юпи­тером, должно быть два спутника, а у Сатурна — восемь. Свифт, конечно, был знаком с трудами Кеплера. А сов­падение расстояний и времен обращений спутников Марса в книге Свиф­та — любопытный курьез.

С этим курьезом связан и другой. С 1877 г. (год открытия настоящих спутников Марса) было известно, что у Земли — один спутник, у Марса — два, у Юпитера — четыре, у Сатур­на — восемь спутников. В точности по Кеплеру. Но эта «гармония» продержалась только 15 лет. В 1892 г. был открыт пятый спутник Юпитера, а потом и новые спутники у планете гигантов.

«Гармония» рассыпалась!

В свое время Коперник довольно точно оп­ределил расстояния от Солнца до планет в еди­ницах расстояния Земли от Солнца. Но расстоя­ние от Земли до Солнца в абсолютных числовых величинах оставалось неизвестным, хотя по­пытки вычислить его делались неоднократно. Только в 1672 г. Кассини и другой француз­ский астроном — Ш. Рише провели наблюдения одновременно в Париже и Южной Америке и определили, что Земля отстоит от Солнца на 140 млн. км (на самом деле от Земли до Солнца 149,5 млн. км). Таким образом, стали известны, хотя и не совсем точно, размеры солнечной си­стемы, в которой самой далекой планетой оставался Сатурн.

Наблюдения привели астрономов во второй половине XVII в. к выводу, что не существует никакой сферы звезд, что звезды находятся на самых различных расстояниях от Земли, а пространство, заполненное звездами, безмерно огромно и, скорее всего, бесконечно. При этом предполагалось, что самые яркие звезды явля­ются и самыми близкими. Однако попытки опре­делить хотя бы приближенно расстояния даже до самых ярких звезд оставались безуспешны­ми. Ясно было только, что даже ближайшие звезды находятся от Земли во много тысяч раз дальше, чем Солнце.

Много сделал для астрономии и выдающийся голландский физик Христиан Гюйгенс (1629— 1695). Еще Галилей, наблюдая планеты, обна­ружил какие-то странные «придатки» у диска Сатурна, но подробнее рассмотреть их в свой телескоп он не смог. Гюйгенс установил, что Сатурн окружен необычным образованием в ви­де кольца, которого нет у других планет. Гюй­генс открыл также Титан — самый крупный из спутников Сатурна.

В конце своей жизни Гюйгенс написал сочи­нение, озаглавленное «Космотеорос» («Обозре­ние Вселенной»). В этом сочинении, изданном уже после его смерти, Гюйгенс изложил для широкого круга читателей достижения астроно­мии того времени. Он высказал свое убеждение, что Вселенная бесконечна, а планеты, обра­щающиеся вокруг бесчисленных звезд, оби­таемы. Книга Гюйгенса вскоре была переведена на русский язык и в эпоху Петра I сыграла вы­дающуюся роль в распространении астрономи­ческих знаний в нашей стране. В этой же книге Гюйгенс изложил свою попытку определить рас­стояние до Сириуса, самой яркой звезды неба, которая из-за яркости считалась самой близкой. Гюйгенс пришел к заключению, что Сириус отстоит от Земли в 28 000 раз дальше, чем Солнце. Тогда это расстояние казалось чудовищно огромным. В действительности от Сириуса до Земли почти в двадцать раз дальше. Правда, Сириус не самая близкая звезда. Но и самая близкая звезда альфа Центавра, как теперь известно, всего только вдвое ближе к Земле, чем Сириус.

В своем великом труде Коперник объяснил, что Земля — одна из планет, обращающихся вокруг Солнца. Кеплер установил законы, по которым планеты совершают свое движение вокруг Солнца. Оставалось, однако, неизвест­ным, какая сила заставляет планеты совершать такие обращения, не падая на Солнце и не уле­тая от него. Понятно, что это относилось и к движению Луны: почему Луна обращается во­круг Земли, не улетая от нее и не падая на нее?

Ответить на этот вопрос пытались некоторые ученые второй половины XVII в. Но их попытки обнаружить силу, управляющую движением небесных тел, не увенчались успехом. Сделал это английский ученый Исаак Ньютон спустя почти полтора столетия после выхода в свет

Ян Гевелий.

труда Коперника и через три четверти века после открытий Кеплера и Галилея. Многое изменилось за это время. Развивавшийся уже в ряде стран, в особенности в Голландии и Англии, капитализм предъявлял все большие требования к точным наукам и к технике. И церковь в этих странах, при всей своей враждебности к пере­довой науке, уже не могла препятствовать ее развитию. Ньютону и ученым его поколения не угрожала судьба Бруно, Галилея и Кеплера. Ньютон родился в 1643 г. В детстве он не проявлял склонности к науке и даже не пока­зывал особых успехов в учении. Но в юности у него обнаружились необычайные математи­ческие способности. В 1661—1665 гг. Ньютон учился в Кембриджском университете — одном из старейших и лучших университетов Англии. С 1669 по 1696 г. он был профессором математи­ки в этом университете. Именно в этот период Ньютон и сделал свои выдающиеся научные открытия. В 1696 г. он переехал в Лондон и здесь занимал крупные общественные и го­сударственные должности. Скончался Нью­тон в 1727 г., на 85-м году жизни, всемирно из­вестным ученым.

Ньютон обогатил своими открытиями и ма­тематику, и физику, и астрономию. И прежде астрономия не могла развиваться без помощи математики. Теперь же развитие астрономии, наряду с развитием физики и техники, предъяв­ляло особенные требования к математике.

Ньютон почти одновременно с немецким уче­ным Лейбницем и независимо от него создал важнейшие разделы математики — дифферен­циальное и интегральное исчисления. Во времена Коперника pi Кеплера вершиной математических знаний являлась тригонометрия. Теперь была заложена математическая основа для изучения таких сложных особенностей движений небесных

тел, которые были недоступны для элементар­ной математики.

Ньютон внес важнейший вклад в физику. Он открыл сложный состав белого цвета. Путем наблюдения и опыта Ньютон выяснил, что бе­лый солнечный луч — это как бы «смесь» мно­гих цветов. Оказалось, что белый цвет можно разложить на составляющие его цвета, а потом вновь собрать их в единый белый цвет. Это от­крытие легло впоследствии в основу спектраль­ного анализа, который оказал и продолжает оказывать неоценимые услуги астрономии. Изу­чая спектры далеких небесных тел, т.е. цвето­вой состав их лучей, можно узнать химический состав и физическую природу этих тел.

Ньютон построил отражательный телескоп, или рефлектор. В нем, в отличие от трубы Га­лилея, лучи света от наблюдаемого небесного тела собираются при помощи зеркала, а не линзы. И в нашу эпоху телескопы-рефлекторы (теперь они имеют гигантские размеры) являют­ся лучшими инструментами для проникновения в глубины Вселенной. Вообще Ньютон очень много сделал для развития оптики — важней­шего отдела физики, занимающегося изучением световых явлений.

Однако самым замечательным из всех от­крытий Ньютона было открытие закона всемир­ного тяготения, управляющего движением не­бесных тел.

Ньютон много лет размышлял над вопросом: почему Луна все время обращается по своей ор­бите вокруг Земли, не падая на нее и не улетая куда-то в сторону? Почему планеты, в том числе Земля, обращаются вокруг Солнца и также ни­куда не улетают?

Ньютон пришел к выводу, что и в том и в другом случае действует одна и та же сила — взаимное притяжение тел, или тяготение. Древ­ние и средневековые ученые ошибочно полагали, что все тела стремятся к Земле как к самому тяжелому телу во Вселенной. Они не понимали, что сама Земля также притягивается другими телами; они не знали, что Земля — не самое тя­желое тело, а только одна из планет, что масса ее ничтожна по сравнению не только с массой Солнца, но и с массой Юпитера и Сатурна. Теперь, в свете выводов Ньютона, оказывалось, что все тела притягивают друг друга.

Исаак Ньютон.

Мало то­го, сила притяжения тел подчиняется определен­ным количественным закономерностям, а имен­но: сила притяжения (тяготения) прямо пропор­циональна массам притягивающих тел и об­ратно пропорциональна квадрату расстояния между ними.

Ньютону не сразу удалось вывести количест­венные закономерности силы притяжения. Это потребовало от него многих лет упорных размышлений и вычислений. Но когда все эти вычис­ления были произведены, стало понятно, что Луна удерживается на своей орбите силой зем­ного притяжения, а планеты, в том числе и Землю, держит на их орбитах могучая сила сол­нечного притяжения. И всегда тяготение дей­ствует так, как показал Ньютон,— в зависи­мости от массы тел и от расстояния менаду ними. Во всяком случае, Ньютон установил закон тя­готения для солнечной системы. Тогда еще не было возможности выяснить, действует ли этот закон в глубинах мирового пространства, дале­ко за пределами солнечной системы. Это стало возможно позднее, когда были открыты двой­ные звезды — системы из двух (а иногда из трех, четырех и более) звезд, из которых одна, более массивная, является «главной», а другая (или другие) — ее спутником. Изучение движения «главных» звезд и их спутников позволило уста­новить, что и в звездном мире действует закон тяготения. Таким образом, он вполне заслужил присвоенное ему наименование закона всемир­ного тяготения.

Младшим современником Ньютона был его соотечественник Эдмунд Галлей (1656—1742). Он обогатил астрономию рядом выдающихся открытий. Еще совсем молодым ученым Галлей отправился на остров Св. Елены для наблюде­ния звезд. Это были первые систематические наблюдения звездного неба в южном полушарии Земли.

Позднее, изучая по летописям и другим исто­рическим документам появления комет в прош­лые века, Галлей обнаружил, что кометы, по­являвшиеся в 1456, 1531, 1607 и 1682 гг., приб­лижались к Солнцу и потом удалялись от него по одним и тем же путям. Галлей сделал вывод, что во всех этих случаях появлялась одна и та же комета и что она обращается вокруг Солнца, совершая полный оборот за 75—76 лет.

До этого считалось, что кометы приходят из далеких глубин мирового пространства и потом исчезают в нем. В свете открытия Галлея впервые стало выясняться, что кометы — такие же члены солнечной системы, спутники Солнца, как и планеты. В отношении кометы Галлея (так стала называться комета, движение кото­рой он изучал) открытие было подтверждено очередным появлением ее в 1759 г., согласно предсказанию Галлея. Для многих других комет открытие

современных ему наблюдений, Галлей обнару­жил, что положения этих звезд изменились, причем эти изменения нельзя было объяснить ошибками прежних наблюдений. Галлей при­шел к единственно правильному выводу, что звезды не покоятся неподвижно в пространстве, а движутся в нем. Правда, Галлею удалось уста­новить это движение только для трех звезд —

Эдмунд Галлей.

Сириуса, Арктура и Альдебарана. Но потом оно было установлено и для других звезд, в том числе и для Солнца.

Таким образом, в XVII и в начале XVIII в. уже были достигнуты выдающиеся успехи в астрономии. Было раскрыто строение солнечной системы и открыты законы движения входящих в нее небесных тел. Стало несомненным, что Солн­це — только одна из звезд в бесконечной звезд­ной Вселенной. Но изучение звездного мира еще только начиналось.