Расширяя границы Вселенной: история астрономии в задачах - Евгений Гусев

5.53. Переводчиком книги Ш. Бонне был малоизвестный в то время немецкий профессор физики Иоганн Даниель Тициус фон Виттенберг (1729–1796). Он вставил в текст книги описание обнаруженной им закономерности планетных расстояний без указания своего авторства. И только во втором немецком издании Иоганн Тициус дал свой закон как примечание переводчика. По его мнению, расстояние в 28 единиц (2,8 а.е.) «принадлежит ещё не открытым спутникам Марса». В 1772 г. немецкий астроном Иоганн Элерт Боде (1747–1826), прочитав «Созерцание природы» и изумившись, с какой точностью правило Тициуса описывает истинные расстояния планет от Солнца, привёл его в своей книге «Руководство по изучению звёздного неба», забыв при этом сослаться на автора идеи. Правда, в более поздних изданиях своей книги Боде сделал это (Ньето, 1976, с. 28). В отличие от Тициуса, Боде предположил, что на расстоянии в 2,8 а.е. движется неизвестная «большая планета» и даже, используя закон Кеплера, указал её орбитальный период в 4,5 года.

Иоганн Боде активно пропагандировал правило планетных расстояний. После того, как были открыты Уран (1781 г.) и Церера (1801 г.), прекрасно занявшие свои места согласно этому правилу, оно стало очень популярным и оказалось связано лишь с именем Боде. До недавнего времени правило планетных расстояний именовалось в западных книгах не иначе как «закон Боде». Но в последние десятилетия историческая справедливость восстанавливается, и это правило всё чаще именуют законом Тициуса — Боде.

5.54. Эти слова принадлежат Иоганну Кеплеру. Сходные идеи высказывал и его современник — английский учёный В. Гильберт (1600 г.).

5.55. Исаак Ньютон (1643–1727), английский физик, астроном, математик, основоположник небесной механики, позволившей на основе закона всемирного тяготения определить движение в пространстве тел Солнечной системы. Он открыл дисперсию света, изобрёл телескоп — рефлектор, оказал огромное влияние на развитие астрономии и астрофизики.

5.56. Приведена цитата из работы Роберта Гука «Попытка доказать движение Земли на основе наблюдений» (1674 г.). Гук был замечательным физиком — экспериментатором и интуитивно предполагал существование многих явлений природы и законов физики задолго до их открытия. Например, ещё до Ньютона Гук пришёл к правильному выводу о зависимости силы тяготения от расстояния (1/R2), но не развил эту идею (см.: Боголюбов, 1984).

5.57. Лагранж отмечает более высокую значимость трудов Галилея в области механики по сравнению с его астрономическими открытиями. Однако громадное значение астрономических открытий Галилея не подлежит сомнению. Первые в мире астрономические оптические наблюдения и правильная их интерпретация позволили ему заложить основу современной астрофизики. В исследовании мегамира Галилей фактически продвинулся намного дальше, чем в изучении макромира (механика). Современная астрофизика ведёт своё начало от Галилея.

К решению задачи 5.60. Метод определения высоты атмосферы по высоте сумеречного сегмента.

5.58. Системы, описанные решением Лагранжа, встречаются в природе. Так, астероиды — троянцы движутся по орбите Юпитера двумя группами. Первая группа находится впереди Юпитера на 60°, а вторая группа — настолько же позади. Таким образом, каждая группа вместе с Юпитером и Солнцем, образует устойчивый лагранжев треугольник.

5.59. Ловелл, вслед за Скиапарелли, наблюдал Меркурий днём.

В условиях горной обсерватории это имеет смысл, поскольку ослабление света при большой угловой высоте небесного объекта минимально, а фон неба не очень ярок.

При этом можно исследовать планету не только в периоды наибольших элонгаций, но и на малом угловом удалении от Солнца, когда в календарях указано, что Меркурий невидим на фоне ночного неба.

5.60. Метод определения высоты атмосферы очевиден из приведённого рисунка.

Если не учитывать атмосферную рефракцию и понимать слова Лакайля так, что в указанный момент дуга сумеречного сегмента неба скрылась за горизонтом, то оценка толщины атмосферы с использованием наблюдений Лакайля составляет около 70 км. В рамках метода Кеплера атмосфера считалась однородной и не учитывалось многократное рассеяние солнечного света. По современным данным, толщина нижнего слоя атмосферы — тропосферы, где содержится 80% массы воздуха, составляет около 10–12 км, хотя следы газовой оболочки Земли обнаруживаются и на высотах более 2000 км. В техническом смысле границей атмосферы считают высоты от 80 до 120 км. В целом оценку Лакайля можно считать вполне приемлемой.

5.61. Некоторые динамические параметры — диаметр, масса и, как результат, ускорение свободного падения на поверхности — у Земли значительно ближе к аналогичным параметрам Венеры, чем Марса. Однако период суточного вращения, наклонение оси вращения к плоскости орбиты и, следовательно, характер смены времён года у Земли практически такие же, как у Марса. Этому способствует относительное сходство их атмосфер: высокая прозрачность и близость средних температур. Поэтому современные астрономы, как и В. Гершель, считают, что условия на поверхности Земли ближе всего к условиям Марса. Прежде всего это касается возможности существования воды в трёх фазах — твёрдой, жидкой и газообразной.

5.62. Скиапарелли пришёл к выводу, что наблюдаемые белые пятна, видимые на краю марсианского диска, — это полярные шапки планеты. Он оказался прав: современные исследователи установили, что полярные шапки Марса состоят из твёрдой углекислоты с примесью водяного льда. Полярные шапки всегда видны близ края видимого диска Марса, поскольку ось вращения планеты слабо наклонена (25°) к её орбитальной плоскости, которая почти совпадает с плоскостью эклиптики (наклонение 2°), в которой, в свою очередь, располагается земной наблюдатель.

5.63. Тёмные пространства на Марсе никогда не давали солнечных бликов, что могло бы быть, если бы эти участки были покрыты водой. Также выяснено, что отражательная способность различных областей Марса не связана с их рельефом.

5.64. Наводнений на Марсе нет, так как там нет открытых водных пространств. То, что с Земли представлялось каналами, в действительности оказалось оптической иллюзией: совокупностью мелких кратеров, трещин, уступов и т. д. Правда, причина их линейного расположения до сих пор не ясна. «Таяние» снегов преимущественно означает возгонку углекислоты. Считается, что потемнение околополярных районов в весеннее время связано с перемещением по его поверхности песчаных масс. Но и это ещё не до конца ясно.

5.65. Взгляды современных учёных, основанные не только на наземных, но и на космических наблюдениях, а также на исследованиях, проведённых непосредственно на поверхности Марса, стали более пессимистическими. На планете не обнаружены не только разумные, но пока даже примитивные формы жизни.

5.66. Орбита объекта, открытого В. Гершелем, оказалась круговой околосолнечной, откуда был сделан вывод, что открытый объект — планета, позднее названная Ураном. Кометы на больших расстояниях от Солнца и Земли имеют вид диска, что делает их похожими на планеты.

5.67. Труд Кеплера, из которого взята цитата, называется «Сон, или посмертное сочинение об астрономии Луны». Древнееврейское слово «Lebana» означает «Луна».

5.68. Очевидно, что проницательность и интуиция есть необходимые качества учёного. Кроме этого, учёный должен обладать большими познаниями и глубоко проникать в избранную тему исследования. Только тогда может произойти озарение, и состоится научное открытие. Кажущаяся лёгкость научного творчества, например, открытие на прогулке или даже во сне — это результат длительного и напряжённого обдумывания задачи, когда мозг не может оставить эту работу даже во время физического отдыха учёного.

В то же время, первым обнаружить новое явление или новый астрономический объект способен и просто любознательный человек, не предпринимающий систематического научного поиска. Не раз так открывали кометы и новые звёзды. Вот два характерных и близких нам примера такого рода открытий. Первый из них описан профессором С. П. Глазенапом (1909, с. 120):

В 1901 году, 8 февраля по старому стилю, в созвездии Персея заблистала новая звезда, открытая молодым гимназистом пятой Киевской гимназии Андреем Борисяком, а несколькими часами позднее — Андерсоном в Эдинбурге. Борисяк и Андерсон заметили новую звезду 8 февраля, когда она уже достигла значительного блеска и бросалась в глаза. До 11 февраля 1901 г. Новая Персея увеличивалась в своём блеске, а с этого дня начала блекнуть; уменьшение блеска шло очень быстро: в марте она уже была четвёртой величины, в апреле — шестой величины и находилась на пределе зрения. В конце 1902 г. она была девятой величины.