Расширяя границы Вселенной: история астрономии в задачах - Евгений Гусев

1.44. Аристотель был прав, но он не учёл гигантское расстояние до звёзд. Довод Аристотеля в пользу неподвижности Земли признавался учёными в течение почти 2000 лет, до XVIII века.

1.45. Из‑за большой удалённости звёзд от Солнца размеры параллактических эллипсов, описываемых в течение года звёздами на небе, чрезвычайно малы. Впервые измерение параллактического смещения было проведено В. Я. Струве у Веги только в 1835–1837 гг. Следует отметить, что Птолемей не указывал на факт отсутствия параллактического смещения у звёзд как на доказательство неподвижности Земли, поскольку представление о практически бесконечном радиусе звёздной сферы было в его время уже общепринятым.

1.46. Коперник проводил измерения положений звёзд на небесной сфере при помощи примитивного прибора — трикветрума, состоящего из трёх деревянных линеек с делениями, закреплённых на шарнирах. Его прибор давал точность всего 10'.

1.47. Явление аберрации света, т. е. изменения направления на источник, связано только со скоростью наблюдателя и не зависит от расстояния до источника света. Светила описывают аберрационные эллипсы оттого, что в течение года меняется направление движения Земли. Для наблюдателя на данной планете все звёзды и внегалактические объекты описывают эллипсы с одинаковой большой полуосью, численное значение которой называют постоянной аберрации. Для Земли её значение равно 20,5״. С другой стороны, большая полуось параллактического эллипса зависит от расстояния до звезды. Для ближайших звёзд она не превышает 1״; для инструментов Брадлея это была недоступно малая величина.

1.48. На широте Оксфорда, где работал Брадлей, из ярких звёзд только у Дракона в то время проходила близ зенита (z = 3'), где практически отсутствует атмосферная рефракция. Положение звезды вблизи полюса эклиптики делает и параллактический, и аберрационный эллипсы близкими к окружности, что повышает точность измерений.

Кроме того, при вертикальном положении телескопа его механические деформации минимальны, а контроль положения облегчён.

1.49. Механика, кинематика. Труд Коперника отвечал на вопрос «как движутся планеты?», но причины движения планет в нём не рассматривались.

1.50. 1) Открытие системы спутников Юпитера, показавшее, что не только вокруг Земли могут обращаться космические тела.

2) Открытие фаз Венеры, в том числе фазы «полной Венеры». В системе Птолемея Венера не могла оказываться в этой фазе.

1.51. «Солнце все с собой планеты водит» в системе мира Тихо Браге: именно он модернизировал систему Птолемея, «заставив» все планеты обращаться вокруг Солнца, а само Солнце с планетами — обращаться вокруг неподвижной Земли.

1.52. Как известно, Венера в своём видимом движении не удаляется от Солнца более чем на 48°. Поэтому если бы она обращалась вокруг Земли, её фазы по своему внешнему виду напоминали бы фазы Луны либо вблизи эпохи новолуния (если бы Венера была ближе к Земле, чем Солнце), либо вблизи полнолуния (если бы Венера располагалась дальше Солнца). Но ни в том, ни в другом случаях Венера никогда не достигала бы фазы «четвертей». А Галилей видел её и в этих фазах.

1.53. Все верхние планеты из‑за удалённости почти всегда видны в фазе «полнолуния»; поэтому у них изменения фазы малозаметны. У Меркурия, как и у Венеры, наблюдается изменение фазы, но эта планета из‑за близости к Солнцу очень сложна для наблюдения: Меркурий виден с Земли всегда близко к Солнцу и низко над горизонтом; в течение года его можно наблюдать лишь в короткие интервалы времени; к тому же угловой размер Меркурия существенно меньше, чем Венеры. Учитывая качество телескопа Галилея, поразительно, что он смог заметить даже фазы Венеры.

1.54. Поговорка верна. Луна движется недалеко от эклиптики, поэтому вблизи полнолуния зимой она находится почти там же на небе, где Солнце летом — близ северной части эклиптики. Следовательно, Луна зимой повторяет дневной путь Солнца в разгар лета, т. е. (в средних широтах) восходит на северо — востоке, поднимается высоко над горизонтом на юге и заходит на северо — западе.

1.55. Число галактик на единицу площади небесной сферы (если исключить полосу Млечного Пути) практически не зависит от направления. Из этого следует, что Вселенная локально изотропна, что соответствует принципу Кузанского. Более строгий подход утверждает, что об однородной и изотропной Вселенной можно говорить только в отношении масштабов, существенно больших типичного размера скоплений галактик.

1.56. Из принципа Кузанского следует пространственная однородность Вселенной, которая подтверждена экспериментально для больших объёмов, имеющих характерный размер ~100 Мпк.

1.57. Признание идеального космологического принципа приводит к картине стационарной Вселенной, которая противоречит всему, что нам известно о Вселенной.

1.58. Антропный космологический принцип, утверждающий, что мы живём во Вселенной, в которой на данном этапе эволюции возникли благоприятные для жизни условия. Эти условия отчасти были заложены в самые первые мгновения существования нашей Вселенной, сразу после Большого взрыва (значения мировых констант, первичный нуклеосинтез, возмущения плотности материи). Но полностью они реализовались позже, когда Вселенная охладилась, а первое поколение звёзд синтезировало необходимые для жизни сложные химические элементы.

1.59. Видимое положение наблюдателя в центре небесной сферы; суточное вращение светил вокруг наблюдателя.

1.60. Космологическое разбегание галактик, центром которого, как кажется, служит сам наблюдатель.

1.61. Открытие закона Хаббла (1929 г.), утверждающего, что скорость удаления галактики пропорциональна расстоянию до неё. Из этого следует однородность расширения системы галактик и отсутствие выделенного центра.

1.62. Открытие закона всемирного тяготения.

1.63. Физические и химические исследования метеоритов, а позже — исследование лунного грунта.

1.64. Экспедиция Фернана Магеллана в 1519–1522 гг., двигаясь в западном направлении, впервые обогнула Землю. Когда участники экспедиции вернулись на родину, то обнаружили, что разошлись в счёте дней и чисел месяца с остававшимися на берегу жителями ровно на одни сутки: моряки «потеряли» эти сутки.

Дело в том, что путешественники, продвигаясь на запад, везде жили по местному солнечному времени, которое отстаёт от времени точки старта экспедиции. Постепенно подводя стрелки своих часов назад, к концу кругосветного путешествия моряки не досчитались одних суток. Если бы они двигались на восток, то им бы пришлось переводить часы вперёд и одни сутки оказались бы лишними.

Поясного времени тогда не существовало, но его введение после 1884 г. не изменило ситуацию принципиально: разница лишь в том, что теперь, путешествуя на большие расстояния по долготе, нам приходится переводить часы вперёд или назад на целое число часов, не меняя счёт минут и секунд.

Поэтому, во избежание ошибок в счёте дней, на поверхности Земли установлена линия перемены дат. Согласно международному соглашению она проходит по малонаселённым областям Северного Ледовитого и Тихого океанов вблизи меридиана 180°, отступая от него к западу — у островов Врангеля и Алеутских, к востоку — у полуострова Чукотка, островов Фиджи, Самоа, Тонгатабу, Кермадек и Чатам.

К западу от линии перемены даты число месяца всегда на единицу больше, чем к востоку от неё. Поэтому после пересечения этой линии с запада на восток необходимо уменьшить календарное число, а после пересечения с востока на запад — наоборот, увеличить на единицу. Это должен делать любой путешественник, который желает, чтобы его личный календарь совпадал с календарём той местности, где он в данный момент находится. Не имеет значения, передвигается ли он медленно — по морю, или быстро — по воздуху.

1.65. В эпоху открытия Америки новый стиль ещё не был введён.

1.66. Различие между юлианским и григорианским календарями (т. е. между «старым» и «новым» стилями) состоит в правиле счёта високосных лет. В юлианском календаре каждый четвёртый год (номер которого делится без остатка на 4) считается високосным и содержит день «29 февраля». А в григорианском календаре это правило дополнено: среди обычных годов високосные назначаются так же, как в юлианском; но среди вековых годов, оканчивающих столетия (например, 1700, 1800, 1900, 2000, и т. д.) високосными считаются только те, число столетий в которых делится на 4. Поэтому 2000 г. был високосным и в юлианском, и в григорианском календарях, а 1700, 1800 и 1900 годы были високосными в юлианском календаре, но не были в григорианском. Вот почему именно в вековые годы при переходе от февраля к марту по юлианскому календарю, когда в нём появляется лишнее (с точки зрения григорианского календаря) «29 февраля», разница между этими календарями увеличивается на 1 день; не происходит этого только в те вековые годы, число столетий в которых делится на 4.