СТРОЕНИЕ ПЛАНЕТНОЙ СИСТЕМЫ. Часть I

Ваши кулинарные навыки будут оценены по достоинству, если Вы подадите к столу изысканное итальянское блюдо под названием карпаччо, представляющее собой тонко порезанные ломтики сырого мяса под лимонным соком. Узнать, как правильно приготовить карпаччо Вы сможете, если посетите сайт www.prigotovim.by.


051512 2200 1 СТРОЕНИЕ ПЛАНЕТНОЙ СИСТЕМЫ. Часть IВ 1704 г. друг и ученик Ньютона Эдмунд Галлей (1656—1742) закончил большую работу по изучению движений многих комет и обнаружил, что яркие кометы, появлявшиеся в 1531, 1607 и 1682 гг., имеют очень сходные орбиты. Галлей пришел к выводу, что в указанные годы наблюдалось появление одной и той же ко-

 

Кометы, движущейся вокруг Солнца по очень вытянутой эллиптической орбите и имеющей период обращения около 76 лет. Эта комета была названа кометой Галлея. Вычисление Ньютоном орбиты этой кометы подтвердило предсказание Галлея об очередном появлении кометы в 1759 г., которое действительно произошло уже после смерти обоих ученых.

 

Итак, астрономические наблюдения полностью подтвердили действие в природе всемирного тяготения, но окончательный триумф этого закона относится к середине XIX века. Много лет спустя после смерти Ньютона молодой английский астроном-любитель Вильям Гершель (1738—1822), выходец из Ганновера, систематически осматривая небо в самодельный телескоп, 13 марта 1781 г. случайно обнаружил в созвездии Близнецов слабую звездочку, еле заметную невооруженным глазом, которой там ранее не было. Дальнейшие наблюдения показали, что она имеет небольшой диск и медленно перемещается между звездами. Так был открыт Уран — новая планета, которая, как оказалось, движется почти по круговой орбите, на вдвое большем расстоянии от Солнца, чем Сатурн. Скоро выяснилось, что Уран замечался и ранее некоторыми наблюдателями, но не был ими отожествлен, как планета.

 

051512 2200 2 СТРОЕНИЕ ПЛАНЕТНОЙ СИСТЕМЫ. Часть I

Уран

 

Собрав все наблюдения Урана, можно было довольно точно определить его орбиту и на основании закона всемирного тяготения предвычислить его дальнейшее движение. Но вскоре обнаружилось, что движение Урана не вполне соответствовало вычисленной для него орбите. В вычисленном и видимом положении планеты обнаружились расхождения, которые с течением времени увеличились, несмотря на тщательный учет возмущений со стороны всех других известных планет, главным образом Юпитера и Сатурна.

 

В первой половине XIX века известный немецкий астроном Ф. Бессель (1784—1846) сделал предположение, что эти расхождения обусловлены притяжением Урана новой неизвестной планетой, находящейся за орбитой Урана. В 1838 г. Бессель предложил своему ученику Флемингу по возмущениям в движении Урана вычислить видимое положение неизвестной планеты на небе. Это была чрезвычайно трудная задача: движение планеты по орбите определяется шестью независимыми величинами, называемыми элементами орбиты, которые и следовало определить по небольшим отклонениям в движении Урана. Преждевременная смерть Флеминга отодвинула решение этой задачи. Лишь около 1845 г. за нее взялись почти одновременно молодой французский ученый, талантливый теоретик У. Леверье (1811— 1877) и англичанин Д. Адаме (1819—1892). После длительных вычислений Леверье смог наконец в сентябре 1846 г. указать положение искомой планеты, которая должна была представляться очень слабой звездочкой.

 

В то время достаточно подробные карты звездного неба имелись только в Берлине. На других обсерваториях нужно было бы потратить довольно много времени, чтобы обнаружить новую планету по ее видимому перемещению, так как для этого пришлось бы измерить положения многих звезд. Поэтому Леверье обратился к тогдашнему директору Берлинской обсерватории Галле, и тот в следующую же ночь, 23 сентября 1846 г., действительно обнаружил на расстоянии около 1° от вычисленного места еще не отмеченную звезду, которая оказалась искомой планетой.

 

051512 2200 3 СТРОЕНИЕ ПЛАНЕТНОЙ СИСТЕМЫ. Часть I

Планета Нептун

 

Независимые вычисления Адамса дали почти тот же результат и даже были выполнены несколько ранее Леверье, но в Англии, вследствие отсутствия подробных звездных карт, пришлось потратить много времени на измерение звездных положений, а в это время Леверье уже получил от Галле извещение об обнаружении новой планеты, которая получила название Нептун.

 

051512 2200 4 СТРОЕНИЕ ПЛАНЕТНОЙ СИСТЕМЫ. Часть I

Плутон – последняя, 9 планета Солнечной системы. Из-за своей нестандартной орбиты это космическое тело то приближается к Солнцу на расстояние 4,4 млрд км, то отдаляется от него на 7,4 млрд км

 

Эта эпопея послужила блистательным доказательством справедливости закона Ньютона, на основании которого были сделаны все расчеты. Аналогичный способ вычислений был применен в начале XX века американским астрономом П. Ловеллом (1855—1916) для открытия планеты за Нептуном, которая была найдена только в 1930 г. Томбо (Tombaugh) на Ловелловской обсерватории в США. Эта новая планета, названная Плутоном, оказалась довольно аномальной, с массой, примерно равной земной, и весьма вытянутой орбитой. По-видимому, это действительно последняя планета Солнечной системы и, может быть, даже, как сейчас начинают думать, не планета, а бывший, потерянный спутник Нептуна.

 

Все эти поразительные успехи, утвердившие роль астрономии как основной среди естественных наук, первой сформулировавшей универсальный закон природы — закон всемирного тяготения, сделали уже, собственно, ненужными какие-либо другие доказательства справедливости гелиоцентрической теории. Однако из-за орбитального движения Земли должно существовать кажущееся, параллактическое смещение звезд (рис. 1), если только расстояния до звезд не бесконечно велики. Измерение величины этого смещения, называемого годичным параллаксом, позволяет вычислить расстояния до звезд в радиусах земной орбиты. Многие наблюдатели неоднократно пытались открыть параллактическое смещение звезд. Еще в середине XVIII столетия этим занялся директор английской Гринвичской обсерватории Дж. Брадлей (1693—1762). Для этого он регулярно измерял положение сравнительно яркой звезды Гаммы Дракона. В 1725 г. Брадлей действительно открыл смещение этой звезды, но совсем иного и, казалось, неожиданного характера. Звезда описывала в течение года круг радиусом около 20″, но направление ее движения по этому кругу в каждый данный момент совпадало с направлением движения Земли по своей орбите. Как потом оказалось, все другие звезды, независимо от яркости и расстояния, описывают на небе такие же окружности. Было ясно, что этот род движения не имеет ничего общего с параллактическим, но сначала трудно было понять, что могло обозначать подобное явление. Однако во времена Брадлея уже было известно, что свет распространяется с конечной скоростью, которую довольно надежно измерил в 1675 г. датский астроном О. Ремер (1644—1710) по наблюдениям моментов затмений спутников Юпитера.

 

051512 2200 5 СТРОЕНИЕ ПЛАНЕТНОЙ СИСТЕМЫ. Часть I

Рис. 1. Параллактическое смещение звезды Е из-за движения Земли Т вокруг Солнца S. Угол π есть годичный параллакс

 

Брадлей скоро понял, что открытое им смещение звезд есть результат своеобразного сочетания скорости света со скоростью орбитального движения Земли. Если на нас сверху идет дождь, то куда бы мы ни двигались, необходимо всегда наклонять зонтик немного вперед, чтобы лучше защитить свое лицо от дождя. Подобно этому при движении Земли в пространстве облучающие ее световые лучи также видимым образом должны слегка изменять свое направление, отклоняясь навстречу движению Земли. Величина этого отклонения определяется отношением скорости Земли к скорости света, т. е. 30 км/сек к 300 000 км/сек, и равняется примерно 1 : 10 000, или в угловой мере около 20″,5, что и наблюдается в действительности.

 

Явление, открытое Брадлеем и названное годичной аберрацией, ничего не говорит о расстояниях до звезд, но бесспорно доказывает факт орбитального движения Земли.

 

Зная скорость света из непосредственный: опытов и величину аберрационной постоянной (20″,5) из наблюдений, можно определить линейную скорость движения Земли по ее орбите, а эта скорость, согласно третьему закону Кеплера, зависит от массы Солнца и радиуса земной орбиты. Таким образом, если знать расстояние Земли от Солнца, то можно вычислить массу центрального тела нашей системы. Вместе с тем, определяя параллактическое смещение звезд, мы могли бы найти их расстояния от Земли тоже в единицах радиуса земной орбиты! Для определения же этих расстояний в километрах нужно опять-таки знать длину радиуса земной орбиты. Таким образом, радиус земной орбиты представляет естественную единицу длины, называемую астрономической единицей, которую необходимо знать с наибольшей возможной точностью для того, чтобы через нее выразить масштаб всей нашей планетной системы, вычислить массу Солнца, массы планет и расстояния до звезд.

 

В 1716 г. упоминавшийся выше Э. Галлей предложил воспользоваться для этой цели прохождениями Венеры на фоне солнечного диска, что происходит при нижнем соединении планеты 4 раза за 243 года с интервалами в 8, 126*(1/2), 8 и 105*(1/2) лет. Во время прохождений Венера находится на наименьшем возможном расстоянии от Земли, равном всего 0,28 радиуса земной орбиты, и для наблюдателей, расположенных в разных местах земного шара, видна на диске Солнца по несколько различным направлениям, параллактически заметно смещаясь по отношению к гораздо более удаленному Солнцу. Измерив это смещение, можно вычислить расстояние до Венеры, а затем и до Солнца непосредственно в километрах, т. е. определить длину астрономической единицы. В XVIII столетии прохождение Венеры перед солнечным диском происходило 6 июня 1761 г. и 3 июня 1769 г. Различные страны организовали экспедиции в отдаленные местности земного шара. В организации наблюдений 6 июня 1761 г. деятельное участие принимал М. В. Ломоносов. Находясь в Петербурге, он лично наблюдал вступление Венерьи на солнечный диск и впервые обнаружил ее атмосферу в виде яркого кольца, рассеивающего свет.

 

В следующем, XIX столетии было также два подобных прохождения — 9 декабря 1874 г. и 6 декабря 1882 г., и снова в наблюдениях этого явления принимали участие многие страны. По этому случаю Харьковская и Ташкентская обсерватории получили новые шестидюймовые рефракторы.

 

В результате этих международных работ уже в XIX столетии было получено довольно хорошее представление о размерах земной орбиты. Однако дело этим не ограничилось. Еще более точные данные удалось получить из наблюдений некоторых малых планет, или астероидов, во время их наибольших сближений с Землей.


Найти на unnatural: СТРОЕНИЕ ПЛАНЕТНОЙ СИСТЕМЫ Часть
Автор: admin | 16 Май 2012 | 581 просмотров

Новые статьи:

Оставить комментарий:

Все размещенные на сайте материалы без указания первоисточника являются авторскими. Любая перепечатка информации с данного сайта должна сопровождаться ссылкой, ведущей на www.unnatural.ru.
Rambler's Top100