Айзек Азимов - Царство Солнца. От Птолемея до Эйнштейна
Гершель назвал их Мимас и Энцелад. Таким образом, он снова вернулся к греческой мифологии, поскольку это были два гиганта, которые вместе с Сатурном и другими титанами боролись против Юпитера.
Всю оставшуюся жизнь Гершель почти все время наблюдал двойные звезды и изучал их движение. К 1793 г. его наблюдения двойных звезд оказались достаточно длительными, чтобы он смог обнаружить, что они вращаются вокруг друг друга и их движение подчиняется закону Ньютона.
Это было потрясающей демонстрацией того, что закон всемирного тяготения действительно всемирен. Ему подчинялись не только движения планет вокруг Солнца и спутников вокруг планет, но и движение звезд вокруг друг друга. Даже на удалении многих миллиардов километров великий закон Ньютона соблюдался.
Гершель умер в 1822 г. в возрасте восьмидесяти пяти лет. Он открыл новую планету и четыре новых спутника. Более того — он положил в астрономии начало новому увлечению: охоте на планеты.
ТАБЛИЦА РАССТОЯНИЙ
Гершель успел увидеть, как это увлечение распространяется. После Галилея все вели наблюдения через телескопы. После Ньютона все рассчитывали орбиты. Теперь, после Гершеля, все искали планеты.
Более того: охотники за планетами чувствовали, что у них есть путеводитель, новое правило относительно расстояния планет от Солнца. Еще со времен Кеплера астрономы пытались понять, почему планеты находятся от Солнца именно на таких расстояниях. Если смотреть от Солнца, то кажется, что планеты отстоят все дальше и дальше друг от друга.
Так, Меркурий находится от Солнца в среднем на расстоянии 58 миллионов километров, Венера — 108 миллионов километров, Земля — 150 миллионов, Марс — 228 миллионов, Юпитер — 778 миллионов и Сатурн — 1426 миллионов. Расстояния между планетами, начиная с расстояния между Меркурием и Венерой, составляли примерно 57 миллионов, 47 миллионов, 88 миллионов, 435,5 миллиона и 725,5 миллиона километров. Если не брать в расчет Меркурий (и действительно, у его орбиты эксцентриситет намного больше, чем у других, так что от него можно ожидать странностей), то расстояние между планетами стремительно росло.
Никто не знал, почему это так. Однако в 1766 г. немецкий астроном Иоганн Даниэль Тициус в связи с этими расстояниями ввел интересный прием.
Он сказал: предположим, вы записываете последовательность чисел. Начните с 0, затем возьмите 3, а потом пусть следующее число будет вдвое больше предыдущего. Эта последовательность будет выглядеть так: 0, 3, 6, 12, 24, 48, 96 и так далее.
Теперь прибавьте к каждому числу последовательности 4, так чтобы она стала такой: 4, 7, 10, 16, 28, 52, 100 и так далее.
Теперь предположим, что мы назовем расстояние от Земли до Солнца 10 и запишем расстояния до всех остальных планет в виде пропорции. Например, расстояние от Венеры до Солнца составляет 0,72 от расстояния Земли до Солнца. Если расстояние до Земли считается 10, то расстояние до Венеры следует взять как 0,72 х 10, или 7,2. То же самое можно проделать и для остальных планет.
Результаты приведены в следующей таблице:
Заметьте: если не считать число 28 в таблице Тициуса, расстояния планет до Солнца очень близко соответствуют его цифрам.
Когда Тициус объявил об этом, никто на это особого внимания не обратил. Однако это правило взял на вооружение более известный немецкий астроном, Боде, тот самый, который позже предложил название Уран. Он опубликовал этот ряд в 1772 г., и с тех пор это правило получило название закона Боде. Такие несправедливости время от времени в науке происходят. (В российской астрономии несправедливости нет: его называют правилом Тициуса—Боде. — Примеч. пер.)
Однако это все равно не произвело особого впечатления — пока спустя несколько лет не был открыт Уран. Среднее расстояние от Солнца до Урана оказалось равным 2860 миллионам километров. Это было в 19,2 раза больше расстояния от Земли до Солнца. Следовательно, если расстояние до Земли принять за 10, то расстояние до Урана будет 192.
Если теперь вы вернетесь к моему описанию последовательности Тициуса, вы увидите, что следующей цифрой после 100 будет 196. А 196 достаточно близко к 191,8, чтобы правило Тициуса— Боде оказалось по-настоящему интересным. Теперь, когда астрономы начали охотиться за планетами, многим показалось, что это правило похоже на карту Солнечной системы, в которой указано положение неисследованной территории.
Например, как насчет того числа 28 в последовательности Тициуса? Между Марсом и Юпитером нет планеты! Или все-таки есть? В конце концов, Марс ведь меньше Земли. Возможно, за Марсом есть планета, которую не обнаружили потому, что никто не ожидал, что какая-то тусклая звезда окажется планетой.
Астрономы взялись за поиски. Началась эпоха научной охоты за планетами.
Глава 8
БОЛЕЕ НОВАЯ ПЛАНЕТА
ПРОБЕЛ В ТАБЛИЦЕ
К 1800 г. астрономия превратилась в хорошо организованную науку. Существовал целый ряд обсерваторий, множество телескопов. Дни одиночек вроде Галилея или даже Гершеля казались отошедшими в прошлое.
Вот почему поисками недостающей планеты между Марсом и Юпитером не занимался кто-то один. Двадцать четыре немецких астронома образовали нечто вроде корпорации но поиску планеты. Они устроили все с немецкой точностью, разделив небо на двадцать четыре участка: каждому члену выделили свой участок. Все необходимые приготовления были сделаны.
А пока они готовились, некий итальянский астроном из Палермо (это на Сицилии) открыл эту планету.
Этим астрономом был отец Джузеппе Пиацци, монах, который заинтересовался астрономией только в пожилом возрасте. Правительство Неаполя, которому в то время принадлежала Сицилия, финансировало строительство обсерваторий в Неаполе и в Палермо.
Пиацци особенно заинтересовался созданием новой звездной карты — наиболее точным определением положения как можно большего количества звезд. Вот почему он систематически записывал каждую звезду, которая попадала в поле обозрения его телескопа.
Ночью 1 января 1801 г. — в первую ночь нового года и девятнадцатого века — он проверял положение хорошо известной звезды, которая была слишком тусклой, чтобы ее можно было различить невооруженным глазом, но оказывалась достаточно яркой, чтобы ее легко можно было наблюдать в телескоп. Эту звезду уже зарегистрировали, и Пиацци просто хотел убедиться в том, что зарегистрированное положение полностью соответствует действительности. Проверяя это, он заметил рядом с ней еще одну звезду, приблизительно такой же яркости, и записал ее координаты. Однако поскольку эта вторая звезда уже не была известной, Пиацци вернулся к ней следующей ночью, чтобы проверить ее положение и убедиться в том, что не сделал ошибки. К своему изумлению, монах обнаружил, что действительно ошибся. Положение звезды было не таким, как он записал. Он возвращался к ней снова и снова — и всякий раз ее положение менялось.
Очевидно, звезда двигалась. Как и Гершель, Пиацци поначалу решил, что открыл новую комету. И, как это было и в случае Гершеля, когда Пиацци понаблюдал за этим объектом достаточно долго, он начал подозревать, что это — планета. По скорости ее видимого движения она могла даже оказаться той планетой, которую рассчитывали найти между Марсом и Юпитером.
Однако для того, чтобы в этом убедиться, Пиацци необходимо было рассчитать орбиту новой планеты. К несчастью, к 11 февраля он заболел и не смог делать новые наблюдения. К тому времени, когда астроном поправился, новая планета оказалась слишком близко к Солнцу, чтобы ее можно было видеть.
Конечно, у Пиацци все-таки остались его наблюдения с 1 января до 11 февраля, но их было слишком мало, чтобы рассчитать орбиту. Не зная орбиты, планету придется искать снова, и невозможно предугадать, когда именно ее найдут. В конце концов, она была довольно тусклая!
К счастью, к нему на помощь пришел молодой немецкий математик Карл Фридрих Гаусс. Он разработал способ расчета орбиты всего по трем полным наблюдениям. Когда было объявлено об открытии Пиацци, он воспользовался его наблюдениями и к ноябрю предсказал, где именно снова появится планета, когда отдалится от Солнца настолько, чтобы ее снова стало видно.
1 января 1802 г., ровно через год после открытия Пиацци, Генрих В.М. Ольберс (один из членов немецкой корпорации охотников за планетами) вновь обнаружил эту планету там, где предсказал Гаусс.
Пиацци попросил, чтобы новую планету назвали Церерой в честь римской богини плодородия (у греков ее имя было Деметра), и его просьбу исполнили. Церера была богиней, которую особо связывали с Сицилией.
