Максвелл. Электромагнитный синтез - Мигель Анхель Сабадель

Наблюдение из Берлина

Француз Урбен Жан Жозеф Леверье вычислил положение Нептуна, не зная ничего о результатах Адамса, и 31 августа 1846 года представил свои данные в докладе Французской академии наук, в котором указывал местонахождение планеты в «5 градусах к западу от звезды 6 Козерога». Но Леверье преследовал тот же самый рок, что и Адамса: ни один французский астроном не искал планету. За два месяца до этого, 23 июня, Эйри получил предварительный доклад Леверье, в котором он рассчитывал с меньшей точностью положение Нептуна. Оно отличалось только на один градус от того, что вычислил Адамс.

Эйри начал думать, что, возможно, восьмая планета существует: Леверье был гораздо более известным математиком, чем Адамс. Он намеренно прокомментировал различным английским астрономам идеи французского ученого, но никак не упомянул Адамса. Даже 2 июля, когда он посетил Кембридж, Эйри случайно встретил Адамса и не сказал ему ничего о том, что происходит во Франции. Между тем Адамс уточнил расчеты и решил представить свои результаты на собрании Британской ассоциации развития науки, но когда он пришел, заседание, посвященное астрономии, уже закончилось.

Он не смог убедить ни одного астронома поискать планету.

Леверье, рассерженный тем, что во Франции не обратили на него внимания, написал помощнику директора Берлинской обсерватории, Иоганну Галле. В тот самый день, 24 сентября 1846 года, когда письмо Леверье было доставлено, Галле и Генрих д’Арре, один из студентов, работавших в обсерватории, начали наблюдать за точкой, указанной французом, и меньше чем за час нашли планету.

Гравюра примерно 1880 года, на которой изображен Урбен Леверье в 1846 году, вычисляющий положение Нептуна.

Для премии 1857 года попросили Джеймса Чэллиса (1803- 1882) предложить подходящую тему, способную привлечь внимание возможных кандидатов. Чэллис занимал должность профессора престижной кафедры астрономии и был директором Кембриджской обсерватории. По иронии судьбы, Чэллис был замешан в «деле* Нептуна. Адамс показывал ему свои расчеты, но он, должно быть, не поверил в них. А когда Чэллис все-таки начал искать Нептун, то стал исследовать обширные зоны неба вместо того, чтобы использовать координаты, предоставленные Адамсом. Когда Нептун был открыт, Чэллис хотел подняться на помост славы, но получил серьезную критику на собрании Королевского астрономического общества. Таким образом, он был самым подходящим человеком для того, чтобы возобновить премию, которая фактически еще не существовала. Однако Чэллис был пессимистично настроен и не верил в воодушевление молодых исследователей. Так он и сообщил Уильяму Томсону:

«Боюсь, математики Кембриджа ничего не понимают в исследованиях, требующих долгих математических расчетов. Я бы обрадовался, если бы мог предложить какую-нибудь тему, которая привлекла бы кандидатов».

ПЛАНЕТА С КОЛЬЦАМИ

С помощью своего примитивного телескопа Галилей заметил в 1610 году, что нечто странное сопровождает Сатурн, — как будто у планеты есть ручки или два больших спутника с каждой стороны:

«Я заметил, что самая дальняя планета — это тройная система... Они почти соприкасаются».

Но еще большее замешательство ученый испытал, когда два года спустя эта картина исчезла. «Сатурн пожирает собственных детей?» — написал он Марку Вельзеру, члену влиятельной семьи на юге Германии, который подогрел его интерес к астрономии, увлекшись открытием солнечных пятен. В последующие годы многие астрономы наблюдали кольца в различных ситуациях, но никто не решался дать объяснение, полностью охватывающее такой странный объект, и на время он был предан забвению.

От Гюйгенса до Кассини

В 1655 году голландец Христиан Гюйгенс с помощью своего брата построил телескоп и открыл спутник Титан — небольшую планету, которая сопровождала Сатурн. Она имела период обращения 16 дней и 4 часа. Но больше всего Гюйгенса заинтересовали странные придатки, которые показались ему двумя ручками. Поразмыслив, ученый предположил, что они не могут находиться в состоянии покоя, а должны вращаться вокруг планеты, и так как они сохраняют свой облик, то, должно быть, это что-то вроде колец. Исчезновение «ручек» в 1656 году доказало ему. что данное образование должно быть очень тонким и плоским. Так что в 1659 году в работе Systems Saturnium он писал:

•Сатурн окружен тонким и плоским кольцом, которое нигде не касается его и расположено под наклоном к эклиптике [...] Здесь я должен покончить с подозрением тех. кто считает странным и нерациональным то, что я придал форму небесному телу. Раньше этого никто не делал, ведь кажется точным и естественным то, что тела приобретают только сферическую форму. [...] Нужно иметь в виду, что мне подобное пришло в голову не из-за каприза, (...) но я ясно видел кольцо собственными глазами».

Решение, найденное Гюйгенсом для загадки Сатурна, не пришло просто с помощью построения мощного телескопа (который был грубым и неуклюжим по сравнению даже с теми, что сегодня доступны любому астроному-любителю), оно было результатом тщательных рассуждений. Пришлось ждать 1675 года, когда итальянец Джованни Доменико Кассини (1625-1712) открыл, что у этих колец есть структура и внутри них существует щель. Сегодня она известна как щель Кассини.

Изображение Сатурна, сделанное в 1980 гаду с помощью автоматического зонда Вояджер-1. На кольцах Сатурна можно увидеть тень планеты.

Чэллис включил в свое письмо список из четырех вариантов. Две проблемы были связаны с небесной механикой, и одна — с аберрацией света, его любимой темой. Аберрация света — это различие, которое возникает между наблюдаемым положением звезды и ее реальным положением из-за комбинированного эффекта скорости Земли и скорости света. Данное явление подобно тому, которое мы переживаем, идя под дождем: даже если капли падают вертикально, при перемещении нам кажется, что они летят под углом. Четвертой темой в списке значилось «Исследование возмущений в формах колец Сатурна при предположении, что они текучие». Это также была одна из любимых тем Чэллиса, и в то время о ней говорили многие астрономы благодаря выводам, к которым пришел известный русский астроном Отто Струве (1819-1905) о «приближении внутреннего кольца к планете Сатурн».

Проблема колец превратилась в жаркую тему с тех пор, как в 1850 году американский астроном Джордж Филлипс Бонд (1825-1864) из Гарвардского университета нашел «темное кольцо», расположенное внутри уже двух известных и открытых Кассини ранее. На следующий год он посетил Европу и обсудил свое открытие со своими коллегами. В Пулковской обсерватории в Санкт-Петербурге Бонд смог наблюдать за Сатурном вместе с Отто Струве. В своем дневнике он записал, что ему показалось, будто Струве в первый раз видит новое кольцо. После того как они обсудили это явление с ним, а также с его отцом, Вильгельмом Струве, был сделан вывод, что система колец находится «в процессе изменения».