Небесные механики - Николай Горькавый

По предложению Гершеля эти планетки стали называть астероидами, так как при наблюдениях они были «звездоподобны» – то есть не имели диска, типичного для больших планет при телескопическом наблюдении. За двести лет в поясе астероидов были открыты сотни тысяч тел!

Открыв Уран, Гершель расширил размер Солнечной системы вдвое. На могиле астронома-музыканта написано: «Он разбил преграды неба».

Певица Каролина Гершель сама превратилась в опытного астронома: открыла четырнадцать туманностей, а также восемь новых комет, став первой в мире женщиной – открывательницей комет.

После смерти брата Каролина завершила работу по составлению каталога из двух с половиной тысяч звёздных туманностей, которые наблюдал Вильям.

За это Королевское астрономическое общество наградило Каролину золотой медалью. В её честь назван 281-й астероид – Лукреция.

– Какой замечательный человек, эта Каролина Гершель, я так рада за неё! – не утерпела Галатея. Дзинтара кивнула головой:

– Жизненный путь Каролины был долгим и полным событиями. Она вошла в историю как одна из самых знаменитых женщин-астрономов. Каролина прожила девяносто семь лет и стала свидетелем не только открытия Урана, но и того, как он вызвал волнение среди астрономов и указал им дальнейшую дорогу на неведомые окраины Солнечной системы.

Но это уже совсем другая история.

Примечания для любопытных

Световой год – расстояние, которое свет проходит за год в вакууме без учёта гравитационного поля. Диаметр Млечного Пути составляет 100 тысяч световых лет. Расстояние от Солнца до Земли свет проходит всего за 500 секунд.

Вильгельм (Вильям) Гершель (1738–1822) – знаменитый астроном и музыкант, открыватель планеты Уран.

Каролина Лукреция Гершель (1750–1848) – астроном, сестра Вильяма Гершеля.

Андрей Иванович Лексель (1740–1784) – русский астроном, специалист по кометам.

Джузеппе Пиацци (1746–1826) – итальянский астроном, монах и открыватель Цереры.

Иоганн Тициус (1729–1796) – немецкий физик и математик. В 1766 году установил правило Тициуса – Боде.

Иоганн Боде (1747–1826) – немецкий астроном. Опубликовал в 1772 году правило Тициуса – Боде.

Правило Тициуса – Боде: радиусы орбит планет можно вычислить по простой формуле 0,4 + 0,3 х 2n (расчёты ведутся в а. е. – астрономических еденицах). Получим (слева от черты – вычисленное по правилу Тициуса – Боде значение, справа – реальный радиус орбиты):

0,4/0,39 а. е. Меркурий (n = – ∞)

0,7/0,72 а. е. Венера (n = 0)

1,0/1,00 а. е. Земля (n = 1)

1,6/1,52 а. е. Марс (n = 2)

2,8/2,9 а. е. (Церера) (n = 3)

5,2/5,20 а. е. Юпитер (n = 4)

10,0/9,54 а. е. Сатурн (n = 5)

19,6/19,2 а. е. (Уран) (n = 6)

38,8/30,1 а. е. (Нептун) (n = 7)

В скобках указаны планеты, не открытые на момент формулировки правила Тициуса – Боде. Природа этого правила точно неизвестна. Видимо, такой порядок расположения планет отражает условия их формирования в газопылевом облаке.

Сказка об Адамсе и Леверье, поймавших Нептун на математический крючок

Дзинтара уселась в кресло и открыла книгу. Кресло было просторным, поэтому принцесса уютно устроилась в нём прямо с ногами. Дети уже лежали в своих постелях, но сна у них не было ни в одном глазу. Ничего, сейчас мы это поправим…

– Молодой студент Кембриджа Джон Адамс очень любил рыться на полках книжных магазинов. Такие магазины даже лучше библиотеки – в них можно не только читать, но и покупать самое интересное.

…Тихо шелестят страницы. В солнечном луче золотятся бумажные пылинки. Каждый том на полке сгустил в себе и тайну, и знание. Книжная обложка – это дверь в другой мир. Ты открываешь её и окунаешься в новое захватывающее приключение…

Вдруг студент увидел на полке брошюру, написанную главным астрономом Англии – королевским астрономом Эйри. Адамс открыл её и узнал об интригующей космической загадке.

Планета Уран, открытая Гершелем с помощью личного телескопа, оказалась очень строптивой планетой. Она плохо подчинялась ньютоновскому закону гравитации!

По сравнению с вычисленным положением, эта непокорная планета то забегала вперёд, то резко отставала.

Мнения учёных разделились. Одни заявили, что Ньютон вывел неточный закон. Другие сочли, что в орбите Урана неправильно учтена гравитация Юпитера и Сатурна.

«Хм!» – Адамс недоверчиво покачал головой. Он доверял теории Ньютона и знал, что знаменитые математики и механики – Эйлер, Даламбер, Лагранж, Лаплас и Гаусс – к девятнадцатому веку развили ньютоновскую теорию движения планет до очень высокого уровня. Она работала прекрасно для всех планет – за исключением Урана.

Молодой человек снова уткнулся в книжку Эйри.

Астроном Бувар, исследовавший аномальное поведение Урана, выдвинул гипотезу, что на Уран влияет неоткрытая внешняя планета.

Но где её искать?

Учёные стали обсуждать возможность теоретического вычисления положения невидимой планеты. Но знаменитый Джордж Эйри, который тогда возглавлял Гринвичскую обсерваторию, скептически рассматривал такие идеи как совершенно нереальные. Это охлаждало многие горячие головы.

Проблема строптивого Урана так захватила воображение Адамса, что он твёрдо решил сам взяться за неё и определить координаты планеты, которая так возмущает движение Урана.

И конечно, уходя из лавки, он купил книгу Эйри.

Адамс был загружен учёбой до предела, но часто думал о невидимой планете. Она, должно быть, расположена дальше Урана и двигается по орбите медленнее, чем он. Когда Уран догоняет невидимку, то испытывает сильное притяжение к ней. Земной наблюдатель видит в это время, что Уран движется быстрее обычного. Потом Уран обгоняет более медленную соседку – и она начинает его тянуть назад. Астрономы в это время замечают, что Уран тормозится, нарушая кеплеровские законы движения космических тел по орбите.

Адамс понимает – чтобы из наблюдений Урана найти координаты невидимки, нужно провести множество сложных расчётов. Он занят учёбой, но следит за публикациями об Уране. Из научных журналов Адамс узнаёт, что Эйри не верит в возможность решения этой задачи, но известный математик Бессель решил-таки определить координаты невидимой планеты (правда, Бессель был уже пожилым человеком, и болезнь не дала ему провести нужные расчёты).

Блестяще окончив Кембриджский университет, летом 1843 года 24-летний Адамс уезжает к родителям на каникулы и получает, наконец, возможность приступить к расчётам координат невидимой планеты. К октябрю Адамс уже находит первое решение, в котором основные проблемы теории движения Урана хорошо объяснялись наличием внешней планеты, которая располагалась в два раза дальше Урана (это значение орбиты невидимой планеты Адамс выбрал, следуя правилу Тициуса – Боде).

Адамс был скромным и робким молодым человеком. Он никому не сообщил о полученных результатах, считая их предварительными, и принялся уточнять свою теорию – в частности уменьшать радиус орбиты планеты-невидимки, чтобы достичь лучшего совпадения с наблюдениями. Два года он упорно работал и получил к сентябрю 1845 года уже пятое решение для параметров невидимой планеты, включая её небесные координаты.

Последнее, самое точное решение Адамс решил показать двум знаменитым астрономам – директору Гринвичской обсерватории Эйри и директору Кембриджской обсерватории Чэллису. Он надеялся, что эти астрономы проверят его предсказание с помощью своих телескопов.

Ну и какая была реакция пожилых и маститых учёных на столь сенсационное сообщение свежеиспечённого и никому не известного выпускника колледжа?

– Пф! – фыркнула Галатея.

Дзинтара согласилась:

– Верно – предельно скептическая. Чэллис позже признался, что «постановка вопроса о проведении наблюдений только на основании теоретических выводов представлялась новой и необычной». Короче, Чэллис, директор Кембриджской обсерватории, получив письмо от Адамса, вовсе не бросился к своему прекрасному телескопу с диаметром зеркала в тридцать сантиметров и не навёл его на указанный Адамсом участок неба.

Адамс испытывал глубокое уважение к Эйри и поехал к нему лично, чтобы рассказать о своих результатах. Он не застал его дома и передал через слугу визитку и письмо с кратким изложением своих результатов. На словах он сказал, что зайдёт попозже. Но когда через некоторое время Адамс вернулся к резиденции Эйри, то величественный дворецкий не впустил молодого человека в дом, заявив, что королевский астроном обедает, и тревожить его нельзя.

Оскорблённый Адамс решил, что ему отказано в приёме, и вернулся в Кембридж.

Надо ли говорить, что после своего длинного обеда Эйри, получивший от Адамса письмо с координатами новой планеты, тоже не бросился к своему телескопу, чтобы проверить идеи какого-то молокососа? Да этот парень мог сделать кучу ошибок в своих вычислениях! Надо сказать, что консерватизм и скептицизм Эйри были просто выдающимися: он был одним из немногих астрономов, которые к середине девятнадцатого века всё ещё сомневались в теории Ньютона!