Материалы по истории астрономии

На правах рекламы:

http://vlasti.net/news/223179 актер Игорь Мазепа.

23. Борьба за великое учение

В Варшаве 11 (24) мая 1830 г. был открыт памятник Копернику работы известного датского скульптора Торвальдсена. На пьедестале этого первого памятника великому ученому высечены слова:

«Solis stator
Terrae motor»

«Остановивший Солнце
Сдвинувший Землю».

Это, пожалуй, наиболее лаконичное и в то же время достаточно яркое выражение сущности великого открытия Коперника. Для нас это истина, и тем более трудно себе представить, как непросто было остановить в сознании людей Солнце, повседневно наблюдаемое ими в движении, и сдвинуть покоящуюся под ногами Землю. Предстояла борьба за новое учение, длительная и упорная, требовавшая усилий и жертв. Самому Копернику в этой борьбе участвовать не пришлось...

Придя к выводу, что видимые планетные движения и прецессия могут быть объяснены только движением Земли, Коперник не сомневался в реальности своего открытия. Однако в течение длительного времени большинство ученых, даже выдающихся умов того времени, последователей Коперника, не понимали смысла введенного им третьего (прецессионного) вращения Земли и считали его теорию хотя весьма вероятной, но не вполне доказанной гипотезой.

Противники теории Коперника выдвигали довольно серьезный аргумент — отсутствие параллакса у неподвижных звезд: при перемещении Земли в пространстве совершенно не замечалось смещение их положения на небосводе, а ведь в коперниканской модели сохранялась сфера неподвижных звезд пусть и очень большого, но конечного диаметра, которая как бы замыкала мир со всех сторон.

Дань античности и средневековью в модели мира Коперника заключалась и в сохранении им аристотелевских принципов равномерных круговых движений небесных светил и определенного числа эпициклов, без которых не удавалось привести хотя бы в приблизительное соответствие видимые движения планет с теоретически предвидимыми. И по мере возрастания точности наблюдений это несоответствие делается все более заметным.

И хотя имя Коперника становилось все более известным и почитаемым в среде астрономов, его ценили скорее не за революционную теорию строения планетной системы, смысл которой слишком медленно доходил до сознания, а за «практический выход» этой теории, позволявшей более просто предвычислять движения небесных светил. Мы уже упоминали о том, что в 1551 г. приятель Ретика Эразм Рейнгольд издал так называемые Прусские таблицы планетных движений. При этом им было использовано не только учение Коперника само по себе, по и составленные тем таблицы, впрочем, без ссылки на автора. Пытаясь примирить учение Коперника со Священным писанием, Ретик и Тидеман Гизе составили к его сочинению комментарии, которые, впрочем, так и не были изданы.

Сведения об учении Коперника распространялись крайне медленно. Первое издание его книги «О вращениях небесных сфер» имело тираж всего 1000 экземпляров. Не без участия Ретика в Базеле в 1566 г. вышло второе издание. Первая попытка изложить новое учение студентам отмечена в Саламанкском университете в 1561 г. В Испании же в 1584 г. вышла книжка, в которой предпринималась попытка доказательства того, что учение Коперника о движении Земли не противоречит Библии. Определенный интерес к теории Коперника появляется в эти годы и в Англии, где Томас Диггес (Digges) в 1576 г. переводит на английский язык небольшую часть сочинения Коперника. Позже отдельные университетские профессора полулегально знакомят студентов с основными положениями теории Коперника — так было, например, в Тюбингенском университете, где Кеплер о новом учении узнал от своего учителя Мёстлина.

Первым страстным борцом за учение Коперника, который не только его отстаивал, но, разрушив «небесную твердь» — сферу неподвижных звезд, развил его дальше, был великий итальянский мыслитель, материалист и атеист Джордано Бруно. Он родился близ Неаполя через пять лет после смерти Коперника, в 1548 г. С пятнадцати лет Бруно монах в монастыре св. Доминика в Неаполе. Там он познакомился с теорией Коперника и стал последователем великого астронома. В 1575 г., обвиненный в ереси, он бежит в Рим, затем в Северную Италию и Швейцарию, где за критику кальвинизма попадает в тюрьму. После освобождения из тюрьмы Бруно некоторое время читает лекции по астрономии и философии во Франции — в Тулузе, а затем в парижской Сорбонне. В 1583 г. он переселяется в Англию, где в следующем году издает на итальянском языке несколько своих произведений, в том числе основные философские труды — диалоги «О причине, начале и едином» и «О бесконечности Вселенной и мирах».

Дальнейшие скитания Джордано Бруно — Париж, Марбург, Виттенберг, Гельмштедт, Прага — приводят его в центр книжной торговли того времени — Франкфурт-на-Майне, где он пишет и издает ряд произведений на латинском языке, в частности в 1591 г. «О монаде, числе и фигурах» и «О несоизмеримом и неисчислимых».

Слава Бруно — ученого и философа, — гремевшая по всей Европе, дошла и до Италии. Приняв приглашение богатого венецианца Мочениго обучить его мнемонике и философии, истосковавшийся по родине Бруно в конце 1591 г. приезжает в Венецию, но вскоре Мочениго выдает его инквизиции.

Среди многочисленных обвинений, предъявленных судом инквизиции Бруно, было и такое: ревностная пропаганда учения о движении Земли, о бесконечности Вселенной и бесчисленности обитаемых миров в ней. В этом плане Бруно пошел дальше Коперника. По его мнению, Солнечная система не уникальна и сферы неподвижных звезд как таковой не существует. «Небо — единое безмерное пространство, лоно которого содержит все, эфирная область, в которой все пробегает и движется. В нем — бесчисленные звезды, созвездия, шары, солнца и земли, чувственно воспринимаемые; разумом мы заключаем о бесконечном количестве других»1.

«Все они, — писал он о небесных телах, — имеют свои собственные движения, независимые от того мирового движения, видимость которого вызывается движением Земли», причем «одни кружатся вокруг других»2.

Не останавливаясь здесь на философских взглядах Джордано Бруно, отметим, что учение его с такой силой вскрывало догматизм и реакционность Священного писания, что заставило церковников решиться на гнуснейший акт физического уничтожения выдающегося мыслителя, ставший особенно ярким примером проявления религиозного мракобесия, жестокой борьбы церкви против прогресса. После восьмилетнего тюремного заключения суд инквизиции, так и не добившись от Бруно отречения от своих убеждений, приговаривает его к смертной казни «без пролития крови». 17 февраля 1600 г. в Риме, на площади Цветов, Джордано Бруно был сожжен на костре.

Дальнейшее развитие учения Коперника связано с именем выдающегося датского астронома Тихо Браге.

Браге — представитель того же поколения, что и Бруно. Он родился через три года после смерти Коперника в старинной датской дворянской семье. Уже в 13 лет он стал студентом Копенгагенского университета, чтобы, следуя семейной традиции, подготовиться к государственной деятельности. Но в 14 лет ему пришлось наблюдать заранее предсказанное солнечное затмение. После этого он страстно увлекается астрономией и не изменяет ей до конца жизни.

Пополняя свои формально юридические, а фактически скорее астрономические знания в Лейпцигском, Виттенбергском, Ростокском, Базельском и Аугсбургском университетах, Браге собирает библиотеку из астрономических сочинений, заказывает, а позже и сам проектирует и изготовляет астрономические инструменты, среди которых постепенно появляются самые лучшие и самые точные в дотелескопической астрономии приборы.

В 1576 г. он при финансовой поддержке датского короля начинает строительство на острове Вен в Зундском проливе, километрах в 20 от Копенгагена, лучшей в мире обсерватории, названной им Ураниборг — Небесный замок; позже, в 1584 г., им было построено еще одно здание обсерватории, Стьернеборг — Звездный замок, в котором астрономические приборы для уменьшения влияния ветра и температуры размещались под землей. Благодаря точным инструментам, хорошей методике измерения, продолжительности и систематичности наблюдений Тихо Браге произвел настоящее обновление практической астрономии, за четверть века им были накоплены ценнейшие данные, так необходимые для дальнейшего развития астрономии.

Однако использовать накопленные им богатства Браге не смог, так как не смог подняться до восприятия коперниканской гелиоцентрической системы. Браге исходил из предположения о существовании сферы неподвижных звезд некоторого конечного радиуса, он считал, что если бы Земля вращалась вокруг Солнца, то за полгода ее положение должно было бы измениться на двойное ее расстояние от Солнца, величину, саму по себе весьма значительную, и при этом должно было бы стать заметным изменение положения неподвижных звезд. В 1589 г. он писал астроному Ротману, что если принять систему Коперника, то «годовое движение Земли должно было бы отодвинуть сферу неподвижных звезд в такую даль, что путь Земли вокруг Солнца стал бы исчезающе мал по сравнению с этим расстоянием. Считаешь ли ты возможным, чтобы расстояние между Солнцем, этим предполагаемым центром мира, и Сатурном не составило бы даже 1/700 расстояния от сферы неподвижных звезд? К тому же это пространство должно быть пустым, лишенным звезд. А между тем так должно быть непременно, если годичный путь Земли, рассматриваемый с неподвижных звезд, должен составлять по величине только одну минуту. Но ведь тогда и неподвижные звезды третьей величины, видимый диаметр которых также равен минуте, должны были бы иметь размеры земной орбиты»3.

Для того времени возражение Браге было весьма серьезным; устранить его удалось не сразу, я как бы в два этапа. Сначала, после изобретения телескопа, убедились, что «неподвижные звезды» вообще не имеют видимого диаметра и представляются наблюдателю как светящиеся точки. Значительно позже, лишь в XIX в., с помощью особо мощных телескопов удалось обнаружить и параллакс звезд, о чем речь будет ниже.

Воспринять учение Коперника Браге мешало и характерное для того времени отсутствие у него правильных механических представлений. Если Земля движется, то как же может падать на нее отвесно какое-либо тело?

Однако Браге достаточно явно ощущал и недостатки Птолемеевой геоцентрической системы. Поэтому им была разработана «компромиссная» система, занимавшая промежуточное место между геоцентрической и гелиоцентрической. По этой системе, Солнце движется по эксцентрической окружности вокруг неподвижной Земли, а планеты обращаются вокруг Солнца. Однако система мира по Браге почти не нашла сторонников.

Будучи независимым, резким и своенравным человеком, Браге восстановил против себя многих придворных и нового датского короля, что привело к тому, что его лишили средств на содержание обсерватории. Это вынудило его уехать из Ураниборга. Весной 1597 г. он покинул навсегда остров Вен, а затем и датскую землю. Оставшийся без присмотра, Ураниборг был вскоре разрушен, а Браге, прожив некоторое время в замке Вандбек близ Гамбурга, затем в Дрездене, Виттенберге, с июня 1599 г. становится придворным математиком императора «Священной Римской империи германской нации» Рудольфа II, имевшего резиденцию в Праге. В замке Бенатек близ Праги, где была устроена новая обсерватория, в феврале 1600 г. произошла встреча Браге с молодым немецким математиком и астрономом Кеплером, которому суждено было, используя данные наблюдений Браге, внести важный вклад в развитие и распространение коперниканского учения.

Иоганн Кеплер был почти на 100 лет моложе Коперника и на четверть века моложе Тихо Браге. Он родился 27 декабря 1571 г. в маленьком городке Вейле близ Штутгарта. В 1589 г. он поступает в Тюбингенский университет, где через своего учителя Мёстлина знакомится с учением Коперника и уже тогда становится горячим его сторонником. Еще до окончания университета, в 1594 г., его посылают преподавать математику в протестантское училище г. Граца, столицы австрийской провинции Штирии. Уже в 1596 г. он издает «Космографическую тайну», где, принимая вывод Коперника о центральном положении Солнца в планетной системе, пытается найти связь между расстояниями планетных орбит и радиусами сфер, в которые в определенном порядке вписаны и вокруг которых описаны правильные многогранники. В качестве приложения в книге было помещено «Первое повествование» Ретика. Несмотря на то, что этот труд Кеплера оставался еще образцом схоластического, квазинаучного мудрствования, — закономерности не искались в самой природе, а конструировались априорно, и под созданные таким образом схемы подгонялись явления природы, — он принес автору известность. Тихо Браге, скептически отнесшийся к самой схеме, отдал должное самостоятельности мышления молодого ученого, знанию им астрономии, искусству и настойчивости в вычислениях и выразил желание встретиться с ним. Состоявшаяся позже встреча имела исключительное значение для дальнейшего развития астрономии.

При всех своих недостатках книга была определенным шагом в распространении идей коперниканства. Напомним, что в эти годы даже Галилей, старше Кеплера почти на 10 лет, в написанном в те годы трактате (который, к счастью, тогда издан не был), в главе «Che la Terra stia immobile», т. е. «О том, что Земля стоит неподвижно», придерживался системы Птолемея.

Гонения на протестантов вынудили Кеплера покинуть Штирию и переехать в Прагу. Так судьба сводит его с Браге. Однако их совместная работа длится недолго: в октябре 1601 г. после кратковременной, но тяжелой болезни Браге умирает, завещая Кеплеру «проработать все согласно его, Браге, собственной гипотезе». Кеплер, как известно, будучи привержен взглядам Коперника, завещания не выполнил, но своими открытиями, которые стали возможным благодаря данным наблюдений Браге, обессмертил его имя.

В ходе обработки данных наблюдений Кеплер постепенно освобождался от некоторых догм, не считаясь с авторитетами, смело отбрасывал балласт, мешавший ему в достижении цели, пока не освободился от всего груза ложных представлений античности и средневековья, заменив их обоснованными положениями новой астрономии.

Первое нововведение Кеплера состояло в том, что он, считая, что планеты движутся под воздействием силы, исходящей из Солнца, поместил центр планетной системы в центр Солнца, в то время как еще Коперник принимал за центр планетной системы центр орбиты Земли. Кстати, до этого попытки пояснить небесные явления с физической точки зрения вообще не предпринимались, движение планет стремились объяснять с помощью фиктивных механизмов, которые неизвестно каким образом приводили планеты в движение по сложным орбитам. До того также никем не ставился вопрос о взаимном расположении плоскостей планетных орбит, что очень усложняло пояснение некоторых особенностей в видимом движении планет. Коперник, например, считал, что орбита Марса колеблется в пространстве, не объясняя этого странного явления с физической точки зрения.

Кеплер предположил, что орбиты планет расположены в разных плоскостях. Справедливость гипотезы он проверяет по данным наблюдений Браге: угол между плоскостями орбит Земли и Марса он определяет равным 1 градусу 50 минутам, ошибившись всего на 1 минуту.

Следующее его нововведение было еще более радикальным: от Птолемея до Коперника и Браге астрономы были уверены, что планеты движутся по окружностям с равномерной скоростью. Сохраняя на первых порах движение круговым, но со смещенным относительно центра окружности Солнцем, Кеплер отвергает аксиому равномерного движения и, руководствуясь не априорными рассуждениями, а физическими соображениями, полагает, что если Солнце управляет движением планет, является его источником, то его действие на планету усиливается, когда она ближе к нему, и слабеет при ее удалении, от чего и зависит скорость движения планеты. Это было не только отрицанием античной традиции, но исправляло и самого Коперника, считавшего, что «не может быть, чтобы простое тело двигалось неравномерно по своей орбите...»4

Как уже упоминалось, исследуя зависимость между площадью, заключенной между двумя радиусами-векторами эксцентрического круга, и временем, за которое планета проходит расстояние между концами этих радиусов-векторов по дуге орбиты, Кеплер разрабатывает принципиально новый математический аппарат, делая важный шаг в развитии математики переменных величин. При этом он открывает второй закон движения планет. «Площади, описываемые радиусами-векторами планета — Солнце в равные промежутки времени, равны между собой». Это произошло в 1602 г. В 1605 г. Кеплер открывает так называемый первый закон: «Планеты движутся вокруг Солнца по эллипсам, в одном из фокусов которых оно расположено». Оба закона Кеплера были опубликованы им в 1609 г. в «Новой астрономии».

Работы Кеплера над созданием небесной механики сыграли важнейшую роль в утверждении и развитии учения Коперника. Им была подготовлена почва и для последующих исследований, в частности для открытия Ньютоном закона всемирного тяготения. Законы Кеплера и сейчас сохраняют свое значение: научившись учитывать взаимодействие небесных тел, ученые их используют не только для расчета движений естественных небесных тел, но, что особенно важно, и искусственных, таких, как космические корабли, свидетелями появления и совершенствования которых является наше поколение.

В дальнейшем Кеплеру, терпевшему гонения и со стороны католических правителей, которым он служил, и со стороны единоверцев-лютеран, не все догмы которых он мог принять, приходится много переезжать. Прага, Линц, Ульм, Саган — неполный список городов, в которых он трудился. Умер он во время поездки в Регенсбург в конце 1630 г., когда тщетно пытался получить хоть часть жалования, которое за много лет задолжала ему императорская казна. Но вся его жизнь была посвящена открытой борьбе за учение Коперника. В 1617—1621 гг., в разгар Тридцатилетней войны, когда книга Коперника уже попала в ватиканский «Список запрещенных книг» («Index librorum proliibitorum»), а сам Кеплер переживал особенно трудный период в своей жизни, он издает тремя выпусками общим объемом примерно в 1000 страниц «Очерки коперниканской астрономии». Название книги неточно отражает ее содержание — Солнце там занимает место, указанное Коперником, а планеты, Луна и незадолго до того открытые Галилеем спутники Юпитера обращаются по открытым Кеплером законам. Это был фактически первый учебник повой астрономии, и издан он был в период особенно ожесточенной борьбы церкви с революционным учением, когда учитель Кеплера Мёстлин, коперниканец по убеждениям, выпустил учебник астрономии по Птолемею!

В эти же годы Кеплер издает и «Гармонию мира», где он формулирует третий закон планетных движений: «Квадраты сидерических периодов обращений планет вокруг Солнца пропорциональны кубам больших полуосей их эллиптических орбит», — с помощью которого устанавливается общность планетной системы как целого.

В течение многих лет он ведет работу по составлению новых планетных таблиц, напечатанных в 1627 г. под названием «Рудольфинские таблицы», которые в течение длительного времени были настольной книгой астрономов. Кеплеру принадлежат также важные результаты в других науках, в частности в оптике. Разработанная им оптическая схема рефрактора уже к 1640 г. стала основной в астрономических наблюдениях.

Во времена Кеплера жил и творил еще один крупнейший ученый-коперниканец, философ, физик и астроном, итальянец Галилео Галилей. Он родился в 1564 г., готовился к деятельности врача в Пизанском университете, но несоответствие научных интересов выбранной профессии вынудило его оставить университет до его окончания. Вскоре после этого, в 1589 г., он становится профессором математики в том же университете, а с 1592 г. — в Падуе. Работая в Падуе, Галилей открывает законы падения тяжелых тел, изобретает термоскоп, несколько позже строит телескоп и обогащает астрономию своими открытиями. Здесь же он разрабатывает физическую и философскую аргументацию в пользу системы Коперника, но это происходит позже.

Только в 1609 г. вышло первое печатное произведение Галилея — наставление по применению пропорционального циркуля в военном деле. К тому времени 42-летний профессор Падуанского университета был уже известен в научных кругах.

В марте 1610 г. увидел свет еще один его труд под названием «Sidereus nuntius» — «Звездный вестник». Вряд ли когда-либо в одном произведении сообщалось столько сенсационных астрономических сведений, сделанных к тому же буквально в течение нескольких ночных наблюдений в январе — феврале того же 1610 г.

Узнав об изобретении телескопа и располагая неплохой собственной мастерской, Галилей изготовляет несколько образцов зрительных труб, раз от раза улучшая их качество. В ночь на 7 января 1610 г. одну из таких труб он направляет на небо. То, что он увидел там — лунный пейзаж, горные цепи и вершины, бросавшие тени, долины и моря, — уже приводило к мысли о том, что Луна похожа на Землю, — факт не в пользу религиозных догм и учения Аристотеля об особом положении Земли среди небесных тел. Млечный путь он увидел состоящим из отдельных бесчисленных звезд. Возле Юпитера заметил маленькие звездочки (сначала три, затем еще одну), которые уже на следующую ночь изменили свое положение относительно планеты. Галилею с его кинематическим восприятием явлений природы не нужно было долго раздумывать — перед ним спутники Юпитера! — еще один довод против исключительного положения Земли.

Позже Галилей обнаружил феномен Сатурна (хотя и не понял, в чем дело) и открыл фазы Венеры.

Телескопические открытия Галилея были многими встречены с недоверием, даже с враждебностью, но сторонники коперниканского учения, и прежде всего Кеплер, тут же опубликовавший «Dissertation cum nuntio sidereo» — «Разговор со звездным вестником», отнеслись к ним с восторгом, видя в этом подтверждение правоты своих убеждений.

В силу различных причин католическая церковь довольно долго не вступала в открытую борьбу с коперниканским учением. Это было связано и с необходимостью реформы церковного календаря, и с отрицательной позицией, занятой по отношению к новому учению лидерами лютеранской церкви, с которой католическая церковь вела непримиримую борьбу. Известную роль, возможно, сыграло и злополучное предисловие Осиандера, которое хотя и противоречило всему содержанию книги, служило своеобразной маскировкой, сбивавшей с толку папских цензоров.

Однако уже процесс над Джордано Бруно внес ясность: коперниканское учение несовместимо с догмами Священного писания, и вскоре, в 1616 г., книга Коперника официально вносится в «Список запрещенных книг». Примерно в это же время Галилей получает предупреждение о недопустимости пропаганды коперниканизма. Тем не менее в 1632 г. он выпускает свое знаменитое произведение «Диалог о двух главнейших системах мира — птолемеевой и коперниковой». По цензурным соображениям Галилей вынужден проявлять осторожность: книга написана в форме диалога между двумя сторонниками Коперника и одним приверженцем Аристотеля и Птолемея, причем каждый из собеседников старается понять точку зрения другого, допустив ее справедливость. В предисловии Галилей вынужден заявить, что, поскольку учение Коперника противно святой вере и запрещено, он вовсе не является его сторонником и в книге теория Коперника только обсуждается, а не утверждается. Но ни предисловие, ни форма изложения не могли скрыть истины: догмы аристотелевской физики и птолемеевской астрономии терпят здесь такой очевидный крах, а теория Коперника настолько убедительно торжествует, что вопреки сказанному в предисловии личное отношение Галилея к учению Коперника и его убежденность в справедливости этого учения не вызывают сомнений.

Правда, из изложения вытекает, что Галилей все еще верил в равномерное и круговое движение планет вокруг Солнца, т. е. не сумел оценить и не принял кеплеровых законов движения планет, а также не согласился с предположениями Кеплера относительно причин возникновения приливов и отливов (притяжение Луны!), развив взамен собственную теорию этого явления, оказавшуюся неверной.

Хотя «Диалоги» и вышли с разрешения цензуры, церковь быстро спохватилась — сочинения Галилея попали в «Список запрещенных книг», а его самого, больного семидесятилетнего старика, привлекли к суду инквизиции. Под угрозой пыток Галилей, опровергая обвинение в том, что он нарушил запрет о пропаганде учения Коперника, вынужден был признать, что «неосознанно» способствовал подтверждению правоты этого учения, и публично от него отречься. Поступая так, униженный Галилей понимал, что затеянный инквизицией процесс не остановит триумфального шествия нового учения, ему же самому нужно было время и возможность для дальнейшего развития заложенных в «Диалоге» идей, чтобы они стали началом классической системы мира, в которой не осталось бы места ни церковным, ни перипатетическим догмам. Церкви же этот процесс нанес непоправимый ущерб.

Предполагалось, что после процесса Галилей будет заключен в тюрьму, но впоследствии это наказание было заменено домашним арестом под надзором агентов инквизиции, в присутствии которых он и умер в 1642 г.

После Кеплера и Галилея развитие естествознания и математики продолжалось со все возрастающей интенсивностью. В трудах многих ученых развивались основные положения механики, математики переменных величин, получила развитие высказывавшаяся в самом общем виде еще Коперником идея тяготения. Но для дальнейшего развития гелиоцентрической теории особое значение имели работы знаменитого английского математика, физика, оптика, астронома и философа Исаака Ньютона (1643—1727), родившегося через 100 лет после смерти Коперника.

Обобщив результаты исследований Кеплера, Галилея и других своих предшественников, Ньютон в 1687 г. в своем главном труде «Математические начала натуральной философии» сформулировал основные понятия и принципы классической механики — закон инерции, закон изменения количества движения, закон равенства действия и противодействия — и применил их к теории движения тел. Здесь же он излагает свое учение о всемирном тяготении, доказывает, что любые два тела во Вселенной притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной их массам и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними. С помощью закона всемирного тяготения Ньютон дает динамический вывод законов движения планет Кеплера, показывает, что траекториями движений небесных тел могут быть не только эллипсы, но и любые другие конические сечения, распространяет обобщенные законы движения небесных тел на кометы. Закон всемирного тяготения позволил Ньютону не только вывести законы Кеплера, но и объяснить основные отступления от них, обнаруживающиеся при наблюдениях: так, для Луны он смог объяснить явления вариации, попятного движения узлов, годичного и параллактического неравенств. Он объяснил также явления прецессии, сжатия Юпитера, разработал теорию фигуры Земли.

Значительным вкладом Ньютона в развитие астрономии была также предложенная им конструкция зеркального телескопа — рефлектора. Для наблюдательной астрономии это было важным техническим усовершенствованием, значительно повысившим качество изображений, так как линзы рефракторов, изготовлявшиеся вручную и к тому же из неподходящих сортов стекла, давали темное и неотчетливое изображение.

После открытий Кеплера, Галилея и Ньютона факт движения Земли уже не вызывал сомнений у образованных людей.

Но попытки измерения звездных параллаксов продолжались уже не столько с целью прямого доказательства движения Земли, сколько для определения расстояний от Земли до звезд. И хотя с совершенствованием оптических астрономических инструментов точность наблюдений постоянно возрастала, параллакс еще долго обнаружить не удавалось. Однако при очередной попытке его обнаружить англичанину Джемсу Брадлею (1692—1762) удалось в 1726 г. открыть явление аберрации света, вызывавшееся тем, что скорость распространения света конечна и, согласно законам физики, скорость света, приходящего от звезды, складывается по правилу параллелограмма со скоростью движения Земли по орбите. Это открытие и стало первым физическим доказательством орбитального движения Земли.

Дальнейшие исследования в этом направлении привели к выводу, что малость звездных параллаксов, которые все еще не удавалось обнаружить, свидетельствует об огромном удалении звезд от Солнечной системы. Но тогда из фотометрических соображений следовал вывод: действительная яркость звезд сравнима с яркостью Солнца, т. е. Солнце — одна из бесчисленных звезд.

К концу XVIII в. было обнаружено довольно много звездных пар, у которых составляющие их звезды сильно различались блеском. При попытках косвенного определения звездного параллакса из предположения, что более близкая из этих звезд будет иметь значительно больший параллакс, чем более удаленная, и разность параллаксов может быть обнаружена при измерении угловых расстояний между этими звездами, английский астроном Уильям Гершель в 1803 г., после исследований, продолжавшихся четверть века, пришел к выводу, что в большинстве таких пар имеет место движение орбитального типа физически связанных между собой звезд. Это подтвердило универсальность закона всемирного тяготения Ньютона.

И все же метод косвенного определения звездного параллакса измерением угловых расстояний ярких звезд от слабых в конце концов привел к успеху: в конце 30-х годов XIX в. звездные параллаксы были обнаружены почти одновременно в трех местах. Первым сообщил о параллаксе яркой звезды Веги (а Лиры) в 1837 г. русский ученый В.Я. Струве, измеривший его в Дерпте (ныне Тарту). В 1838 г. Ф. Бессель в Кенигсберге (ныне Калининград) измерил параллакс звезды 61 созвездия Лебедя, а в 1839 г. Т. Гендерсон в Капштате (ныне Кейптаун) параллакс яркой звезды α Центавра в южном полушарии.

Наиболее близкой к нам оказалась α Центавра, но и ее уточненный параллакс равен всего ¾ секунды, что соответствует расстоянию, в 280 тысяч раз большему, чем расстояние от Земли до Солнца, свет от этой звезды идет до Земли 4,3 года!

Что касается доказательств суточного, т. е. осевого, движения Земли, то одно из них, предсказанное Ньютоном на основе законов механики — центробежная сила растягивает Землю по экватору и сплющивает у полюсов, — было подтверждено во второй половине XVIII в. при измерениях длины градуса земного меридиана в северной части и близ экватора, а второе, также предсказанное Ньютоном — отклонение падающих тел к востоку, — в 1791 г. в опытах итальянского ученого Д. Гильемини. Наиболее наглядно и убедительно это явление иллюстрируется свободно подвешенным маятником, который сохраняет неизменным направление плоскости колебаний, в то время как земной шар под ним поворачивается. Этот опыт был впервые продемонстрирован широкой аудитории французским физиком Л. Фуко в парижском Пантеоне.

В настоящее время явление вращения Земли широко используется на практике в морской и аэронавигации при устройстве гирокомпасов.

Так поиски прямых доказательств орбитального и осевого движения Земли привели ко многим открытиям, чрезвычайно важным и интересным не только для науки и техники вообще, для астрономии в частности, но и для установления правильного научного мировоззрения.

Примечания

1. Д. Бруно. О бесконечности Вселенной и мирах. М., ОГИЗ, 1936, стр. 128.

2. Там же, стр. 125—126.

3. Письмо Тихо Браге к астроному К. Ротману 24 ноября 1589 г. См. «Tychonis Brahe Dani Opera Omnia», v. VI, 1919, p. 179.

4. Николай Коперник. О вращениях..., стр. 221.

Предыдущая страница К оглавлению Следующая страница
«Кабинетъ» — История астрономии. Все права на тексты книг принадлежат их авторам!
При копировании материалов проекта обязательно ставить ссылку