§ 3. Открытие Нептуна и загадка Меркурия

Величайшим триумфом ньютоновской гравитационной теории стало открытие в 1846 г. восьмой большой планеты — Нептуна, впервые предсказанной математическим расчетом на основе небесной механики. Ее положение на небе (на определенный момент) было предвычислено по возмущениям в движении Урана. Эти загадочные отклонения, замеченные еще в конце XVIII в., пытались объяснять по-разному. Одни допускали катастрофическое столкновение Урана с... кометой, другие начинали сомневаться в справедливости самого закона всемирного тяготения. Высказана была и гипотеза о существовании более далекой, заурановой планеты.

Проверка последней гипотезы представляла труднейшую задачу. Ее решили независимо и почти одновременно, — сначала в сентябре 1845 г. молодой кембриджский математик Д.К. Адамс (1819—1892) (но его работа до 1850 г. из-за чрезмерной «осторожности» рецензента, Королевского астронома Дж. Эри, не была опубликована), а летом 1846 г. французский астроном У.Ж.Ж. Леверье (1811—1877), взявшийся за решение задачи по совету Д.Ф. Араго. По указанным Леверье координатам планета и была обнаружена 23 сентября 1846 г. берлинским астрономом Г. Галле всего в 52′ от расчетного места, как звезда 8^m. Имя для планеты было взято из греческой мифологии (по предложению Араго) — Нептун. Орбита Нептуна, удаленная от Солнца в среднем на 4,5 млрд км, расширяла не только границы Солнечной системы, но и границы познания.

Поразительная точность научных предсказаний, казалось бы, навеки укрепила классическую ньютоновскую гравитационную картину Вселенной. Этому способствовали в немалой степени и дальнейшие труды ученых, открывших планету. Адамс уточнил лапласову теорию векового ускорения Луны. Он же впервые определил уверенно орбиту нового, открытого в 1833 г. американцем Олмстэдом объекта в Солнечной системе — метеорного потока «Леониды» и показал, что орбита этого первого ставшего известным метеорного потока сходна с кометной.

Леверье на протяжении 30 лет провел первую капитальную ревизию теории движения Солнца и больших планет. На этом пути он открыл, однако, и новый эффект, необъяснимый классической теорией возмущенного движения.

Исследуя с 1843 г. движение Меркурия, Леверье к 1859 г. установил, что скорость, с которой перигелий его орбиты обращается вокруг Солнца, несколько больше той, какая следовала из обычной теории возмущенного движения. А именно на 38″ в столетие (по современным данным на 43″). Эта дополнительная скорость перигелия Меркурия не могла быть объяснена возмущениями от известных планет. И Леверье попытался объяснить ее возмущающим действием гипотетической планеты, которую он предположил существующей между Солнцем и Меркурием, и которой даже дал имя — Вулкан. Но дальнейшие поиски показали, что планета нужной величины в этой области не существует.

Объяснение было найдено лишь на основе общей теории относительности Эйнштейна. Таким образом, один из тех, кто укрепил гравитационную картину мира Ньютона открытием Нептуна, ее же и пошатнул, обнаружив нечто не согласующееся с нею, маленькое «облачко» на ясном небе гравитационной теории Ньютона. Неисчерпаемость Вселенной снова напомнила о себе. В пределах гравитационной физической, ставшей уже классической к тому времени, картины мира появился предвестник новой грядущей великой научной революции.