Евгений Гусев - Расширяя границы Вселенной: история астрономии в задачах
Что понимал Кеплер под «архитектоникой», и кто стал тем «архитектором», который успешно использовал материалы Тихо Браге?
5.51. Иоганн Кеплер писал:
Моё первое заблуждение было то, что орбита планеты есть совершенный круг, — вредное мнение, которое тем больше отняло у меня времени, что оно поддерживалось авторитетом всех философов, и как очевидное было приятно метафизикам.
Какие другие формы орбит рассматривались Кеплером в процессе работы над теорией движения планет?
5.52. Кеплер, как известно, составлял гороскопы. Но вот как он выразил своё отношение к классической астрологии:
Тот астролог, который предсказывает что‑нибудь исключительно по небу и не основывается на характере, душе, разуме, силе и внешности того человека, которому он предсказывает, идёт ложной дорогой и даёт совет наудачу.
Можно ли считать Кеплера астрологом?
5.53. В 1766 г. в переводе на немецкий язык книги известного французского естествоиспытателя Шарля Бонне (1720–1793) «Созерцание природы» был впервые сформулирован закон планетных расстояний:
Обратите внимание на расстояния между соседними планетами и вы увидите, что почти все они возрастают пропорционально радиусам самих орбит. Примите расстояние от Солнца до Сатурна за 100 единиц, тогда Меркурий окажется удалённым от Солнца на 4 таких единицы; Венера — на 4+3=7 таких единиц; Земля — на 4+6=10; Марс — на 4+12=16. Но смотрите, между Марсом и Юпитером происходит отклонение от этой, такой точной прогрессии. После Марса должно идти расстояние 4+24=28 единицам, на котором мы сейчас не видим ни планеты, ни спутника… После этого неизвестного нам расстояния получается орбита Юпитера на расстоянии 4+48=52 единицы, а дальше расстояние самого Сатурна 4+96=100 таких единиц. Какое удивительное соотношение!
Почему закон планетных расстояний был назван не именем автора процитированной книги, а в честь двух немецких учёных — Тициуса и Боде? Орбиты каких неизвестных объектов, по мнению Тициуса и Боде, располагались между орбитами Марса и Юпитера?
5.54. За полстолетия до Ньютона был учёный, близко подошедший к пониманию роли силы тяготения во Вселенной. Он утверждал, что «два отдельных тела стремятся друг к другу, как два магнита» и что «если бы Земля и Луна не удерживались в пространстве какой‑то силой, они упали бы одна на другую», а если бы «Земля перестала притягивать воду океана, то вся вода устремилась бы к Луне». Кто этот учёный?
5.55. Свою деятельность он характеризовал весьма скромно:
Не знаю, чем кажусь я миру. Но себе я представляюсь ребёнком, который играет на берегу моря и собирает гладкие камни и красивые раковины, меж тем как великий океан глубоко скрывает истину от глаз его…
Однако на его могильной плите современники написали:
… Впервые объяснил
Помощью своего математического метода Движение и формы планет,
Пути комет, приливы и отливы океана.
Он первый исследовал разнообразие световых лучей.
И проистекающие отсюда особенности цветов,
Которых до того времени никто даже не подозревал Прилежный, проницательный и верный истолкователь Природы…
Кто был этот учёный, и какой вклад в астрономию он внёс?
5.56. Прочитайте внимательно отрывок из произведения известного учёного:
Во — первых, все небесные тела производят притяжение к их центрам, притягивая не только свои части, как мы это наблюдали на Земле, но и другие небесные тела, находящиеся в сфере их действия. Таким образом, не только Солнце и Луна оказывает влияние на форму и движение Земли, а Земля — на Луну и Солнце, но также Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн влияют на движение Земли; в свою очередь притяжение Земли действует на движение каждой планеты. Второе предположение состоит в том, что всякое тело, получившее однажды простое прямолинейное движение, продолжает двигаться по прямой до тех пор, пока не отклонится в своём движении другой действующей силой и не будет вынуждено описывать круг, эллипс или иную сложную линию. Третье предположение заключается в том, что притягивающие силы действуют тем больше, чем ближе тело, на которое они действуют, к центру притяжения. Что касается степени этой силы, то я не мог ещё определить её на опыте; но во всяком случае, как только эта степень станет известной, она чрезвычайно облегчит астрономам задачу нахождения закона небесных движений, без неё же это невозможно…
Кому из учёных прошлого принадлежат эти догадки о гравитационном взаимодействии космических тел — Галилею, Гуку, Кеплеру, Копернику или Ньютону?
5.57. Известно высказывание французского математика, механика и астронома Жозефа Лагранжа (1736–1813) по поводу книги Галилея «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых наук», в которой было дано обоснование динамики:
Открытие спутников Юпитера, фаз Венеры, солнечных пятен, и т. д., потребовали лишь наличия телескопа и известного трудолюбия, но нужен был необыкновенный гений, чтобы открыть законы природы в таких явлениях, которые всегда пребывали перед глазами, но объяснение которых тем не менее всегда ускользало от изысканий философов.
Согласны ли Вы с мнением Лагранжа по поводу открытий Галилея?
5.58. В учебнике астрономии И. Ф. Полака так сказано о задаче трёх тел:
Определение движения планеты под действием Солнца и только одной «возмущающей» планеты составляет математическую задачу необыкновенной трудности. Это так называемая задача трёх тел до сих пор ещё не решена в форме, пригодной для практических вычислений… Знаменитый математик Лагранж показал, что задача «трёх тел» может быть решена, если три притягивающие точки в начальный момент составляют равносторонний треугольник и имеют определённые скорости. Тогда они всё время будут сохранять одинаковое взаимное расположение; треугольник не изменит свою форму, он будет только поворачиваться (Полак, 1934, с. 154 и 225).
Имеет ли решение Лагранжа какое‑либо практическое значение?
5.59. Наилучшее время для изучения Меркурия наступает тогда, когда в астрономических альманахах указано: Меркурий невидим.
Как следует понимать это утверждение Персиваля Ловелла?
5.60. Вот наблюдение, сделанное Никола Лакайлем во время путешествия на мыс Доброй Надежды:
16 и 17 апреля 1751 года, находясь на море во время штиля, при чрезвычайно ясном небе, позволившем видеть Венеру на горизонте моря в виде звезды второй величины, я наблюдал свет сумерек, ограниченный дугой круга, совершенно правильною. Поверив свои часы по истинному времени при закате Солнца, я видел замкнутую дугу слитою с горизонтом и, по часу наблюдений, я вычислил, что Солнце находилось 16 числа на 16°38′, а 17 числа на 17°13′ под горизонтом.
Пользуясь наблюдениями Лакайля оцените высоту земной атмосферы способом, впервые предложенным Кеплером. Можно считать атмосферу однородной. Насколько полученный результат соответствует современным данным?
5.61. Вильям Гершель в 1783 г. утверждал:
«Сходство между Марсом и Землёй, быть может, наибольшее сравнительно со всеми другими членами Солнечной системы».
Придерживаются ли такого же взгляда современные астрономы?
5.62. Джованни Скиапарелли (1835–1910) писал:
Многие уже из самых ранних наблюдателей Марса замечали на краях его диска два светлых пятна белого цвета, кругловатой формы и переменной величины. В то время как тёмные пятна на диске Марса, вследствие вращения этой планеты вокруг её оси, быстро меняют своё место, упомянутые белые пятна остаются почти неподвижными…
Что представляют собой белые пятна на диске планеты? Почему они видны на краю диска? Из чего они состоят?
5.63. Иоганн Мёдлер (середина XIX века) заключил:
Наблюдения сделали в высшей степени вероятным, можно сказать даже, несомненным, что тёмные пятна, видимые на диске Марса, представляют собой пространства, более или менее залитые водою, тогда как светлые части диска — это массы материков или острова.
Докажите, что тёмные пятна на Марсе не могут быть водными пространствами.
5.64. Джованни Скиапарелли в конце XIX века писал:
Мы уже говорили о необыкновенных периодических наводнениях, которым подвергается северная полярная область Марса. Они повторяются при каждом новом обороте планеты около Солнца и вызываются таянием снегов. Наводнение захватывает значительное пространство, распространяясь по целой сети каналов.
В чём был не прав учёный?
5.65. Фред Уиппл, известный американский исследователь планет, в своей книге, изданной в 1941 году, пишет:
Мы не в состоянии обнаружить признаков разумной жизни на Марсе. Читатель может составить своё собственное мнение. Если он считает, что… разумные существа могли когда‑то развиться на Марсе, то ему остаётся только вообразить, что они продолжали существовать в течение бессчётного числа поколений в разреженной атмосфере, почти лишённой кислорода и воды, на планете, где ночи значительно холоднее наших арктических зим. Наличие разумной жизни на Марсе не невозможно, но совершенно не доказано (Уиппл, 1948, с. 228).
