Евгений Гусев - Расширяя границы Вселенной: история астрономии в задачах
Почему на Земле поднятая пыль висит в воздухе? Почему поднятая струями газа от работающего двигателя пыль на Луне разлеталась с очень большой скоростью? Почему частицы пыли летели почти параллельно поверхности Луны?
5.78. Нейл Армстронг рассказывал о передвижении американских астронавтов по поверхности Луны:
Были использованы три способа движения вперёд: хождение, подскоки при ходьбе и бег вприпрыжку. Хождение использовалось для обычных операций около лунной кабины и для переноски грузов. Скорость хождения не превышала полуметра в секунду. При бо'льших скоростях космонавт, делая шаг, как бы взлетал вверх. При беге вприпрыжку он обеими ногами одновременно отталкивался от поверхности. Последний способ оказался наиболее эффективным при передвижении на большие расстояния, так как достигалась скорость 1–1,5 метра в секунду, а на отдельных участках до 2,0 метра в секунду.
Почему передвижение по Луне посредством обычной ходьбы оказывалось столь медленным? Почему передвижение путём прыжков дало наибольшую скорость?
5.79. За 150 лет до открытия в 1877 г. Асафом Холлом спутников Марса в одной знаменитой книге было написано, что с помощью небольших, но весьма совершенных телескопов астрономы «открыли две маленькие звезды или спутника, обращающихся вокруг Марса, из которых ближайший к Марсу удалён от центра этой планеты на расстояние, равное трём её диаметрам, а более удалённый — находится на расстоянии пяти таких же диаметров. Первый совершает своё обращение в течение десяти часов, а второй — в течение двадцати одного с половиной часа…». Движение этих спутников удовлетворяет третьему закону Кеплера.
В каком произведении содержатся сведения о спутниках Марса, опубликованные задолго до их открытия, и какова точность этого прогноза?
5.80. Кеплер в письме Галилею признавался:
Я настолько далёк от сомнений по поводу открытия четырёх окружающих Юпитер планет, что страстно желаю иметь телескоп, чтобы по возможности опередить вас в открытии двух обращающихся вокруг Марса…, шести или восьми вокруг Сатурна и, вероятно, по одному возле Меркурия и Венеры.
На чём основывались прогнозы Кеплера о существовании такого количества спутников у планет?
5.81. Известный популяризатор астрономии конца XIX века Агнесса Кларк утверждала:
Наблюдателю, помещённому на Марсе, ближайший спутник доставляет странное зрелище: он как будто изъят из общего суточного движения небосклона, встаёт на западе, заходит на востоке, кульминирует на юге два, иногда три раза в сутки.
Покажется ли странным современному наблюдателю на Земле видимое движение небесного объекта, имитирующее поведение Фобоса на небе Марса?
5.82. На клинописных табличках Ассирийской царской библиотеки (VII в. до н. э.) была обнаружена следующая запись астрономического характера:
Если Луна затмится, вам следует точно отметить месяц, день, час ночи, ветер, движение и расположение звёзд, среди которых произойдёт затмение.
Умели ли в Ассирии предсказывать лунные затмения? Зачем наблюдателю нужно было фиксировать такое количество астрономических и даже метеорологических параметров?
5.83. В китайских государственных летописях упоминается о солнечном затмении 22 октября 2137 года до нашей эры, которое не было предсказано придворными астрономами:
Господа Хи и Хо забыли о добродетели, предались непомерному пьянству, запустили свои обязанности и оказались ниже своего ранга. Они впервые нарушили счёт времени по светилам. В последний осенний месяц, в первый его день Солнце и Луна, вопреки вычислениям, сошлись в созвездии «Фанг». Слепых известил барабан; бережливые люди были охвачены смятением; народ бежал. А господа Хи и Хо находились при своей должности; они ничего не слышали и ничего не знали.
Эта история закончилась тем, что за халатное отношение к своим обязанностям астрономы Хи и Хо были казнены. Только ли из‑за своей нерадивости китайские астрономы в то далёкое время не смогли предсказать солнечное затмение?
5.84. Рассуждения Э. Галлея о наблюдавшемся им полном солнечном затмении 3 мая 1715 года:
За несколько секунд до совершенного исчезновения Солнца, увидели вокруг Луны светлое кольцо, имевшее ширину в 1/12 и может быть даже в 1/10 лунного диаметра. Цвет кольца был бледно — белый или жемчужный и показался мне слегка отливающим радужными цветами. Центр кольца, казалось мне, совпадал с центром Луны, из чего я заключил, что этим кольцом была лунная атмосфера. Но так как высота этой атмосферы значительно превосходила бы высоту земной, и к тому же некоторые наблюдатели заметили, что ширина кольца увеличивалась к западу от Луны, по мере приближения момента выступления; то я представляю мой вывод с неполным доверием. Я даже должен признаться, что не обратил на этот вопрос всего нужного внимания.
Что же на самом деле обнаружил Галлей?
5.85. Для наблюдения солнечных затмений астрономы часто выезжают в экспедиции, которые не всегда бывают успешными по причине плохой погоды. Тем не менее, даже в таких условиях астрономы стараются сделать полезные для науки наблюдения. Американский астрофизик Чарлз Юнг (1834–1908) пишет в своей книге «Солнце»:
В августе 1887 года автор имел несчастье занимать станцию в 190 км к северо — востоку от Москвы. Небо было сплошь покрыто облаками, а дождь шёл в течение большей части затмения. В средине затмения мрак был едва ли больше, нежели при тяжёлой дождевой туче. Момент, когда началась полная фаза, не мог быть вообще определён сколько‑нибудь точно. А её конец был отмечен с неточностью в несколько секунд. Всё время можно было читать мелкий шрифт (Юнг, 1914, с. 235).
Почему освещённость на Земле даже во время полной фазы солнечного затмения оставалось достаточно высокой?
5.86. Во время полного солнечного затмения 1870 года основоположнику солнечной спектроскопии Ч. Юнгу удалось сделать замечательное наблюдение:
Если установить спектроскоп таким образом, чтобы его щель была касательною к изображению солнца в точке соприкосновения [с лунным диском], то можно наблюдать очень красивое явление. По мере того, как Луна подвигается вперёд, остающийся серп солнечного диска становится всё гуже и гуже. В то же время тёмные линии спектра по большей части не обнаруживают чувствительного изменения, хотя и становятся несколько более напряжёнными. Между тем немногие линии начинают блекнуть. А некоторые за одну или две минуты до полной фазы затмения становятся даже слабо блестящими. Но вот солнце скрылось. Тот час же по всей длине спектра, в красном, зелёном, фиолетовом, почти внезапно сверкнут сотни и тысячи ярких линий. Они появляются так же мгновенно, как искры взорвавшейся ракеты, и так же быстро исчезают, так как всё явление заканчивается в какие‑нибудь две или три секунды (Юнг, 1914, с. 72).
Объясните наблюдение Юнга.
5.87. Во время кольцеобразного затмения Солнца 15 мая 1836 года английский астроном наблюдал и впервые описал интересное явление:
Когда между остриями серпа Солнца оставалось не более 40°, внезапно, кругом того края Луны, который вот — вот должен был вступить и вырисоваться на диске Солнца, появился ряд светящихся точек, похожих на нитку ярких бус или чёток, неравных между собой по величине и насаженных на неравных расстояниях. Появление этих чёток было так быстро, что получилось впечатление, точно они вспыхнули, были подожжены какой‑то пороховой ниткой. Между тем Луна понемногу передвигалась далее по диску Солнца, и вот, тёмные промежутки между чётками вытянулись в длинные чёрные, широкие линии, которые соединяли края дисков Солнца и Луны. В начале, при своём образовании, эти тёмные промежутки имели совершенно вид высоких гор на Луне, а потом эти горы точно не могли оторваться от края Солнца. Вдруг чёрные нити лопнули все разом, края дисков Солнца и Луны в этом месте сделались такими же вполне гладкими и круглыми, как и по всему ободку, а Луна оказалась уже значительно подвинувшейся на диске Солнца.
Как называется описанное явление? Кто автор открытия? Какова причина этого явления?
5.88. Чарлз Юнг приводит свидетельства наблюдателей солнечных затмений:
Капитан Станниан в отчёте о затмении 1706 года, которое он наблюдал в Берне, замечает, что до выхода Солнца из тени в течение шести или семи секунд на западном крае была видна светящаяся полоса кроваво — красного цвета. Галлей и Лувилль наблюдали то же самое в 1715 году. Галлей говорит, что за две или за три секунды до выхода Солнца из тени длинная и очень узкая полоса мрачного, резко красного цвета… окрасила тёмный западный край Луны в том месте, где начинало показываться Солнце. (Юнг, 1914, с. 185.)
Какое явление описывают эти наблюдатели? Почему цвет полосы красный?
