Текст книги "Расширяя границы Вселенной: История астрономии в задачах"

Автор книги: Владимир Сурдин

5.47. Ответ Галилея был очень прост: «оттого, что глаза у вас слабы; возьмите трубу и увидите».

5.48. Идеологи церкви далеко не сразу поняли революционную суть учения Коперника. Отчасти этому способствовало предисловие к книге Коперника, написанное лютеранским богословом Осиандером (см. задачу 5.43). Но со временем «подрывная» роль книги Коперника становилась всё более очевидной.

5.49. В своём «Отречении» Галилей три раза подтвердил своё мнение относительности правильности гелиоцентрического учения. Молва также утверждает, что после отречения он сказал: «А всё‑таки она вертится!». Оказавшись после суда под надзором инквизиции, он продолжал научную работу, а свои труды издавал в других, протестантских странах.

5.50. Речь в письме Кеплера идёт о построении из множества разрозненных наблюдений единой математической модели планетных движений. «Архитектором» этого величественного «сооружения» стал сотрудник и преемник Тихо Браге – сам Кеплер, создавший законы планетных движений.

5.51. В качестве планетных орбит Кеплер опробовал различные замкнутые кривые: эксцентрик (окружность с нецентральным положением Солнца); эллипс с Солнцем, помещённым в центре; различные виды овалов. В конце изысканий он снова обращается к эллипсу, но с Солнцем, помещённым в одном из фокусов.

5.52. Жизнь и творчество Кеплера пришлись на пограничную эпоху между средневековой и современной наукой. Поэтому многие его взгляды были двусмысленными, обременёнными мистикой чисел и архаичными понятиями схоластики: соответствие, симпатия,и т. п. Для Кеплера критериями справедливости научных теорий часто служили абстрактно – математические понятия: гармония, прогрессия,и т. п. Его увлечение астрологией также имеет двусмысленный характер: с одной стороны, он вполне искренне искал числовые соответствия между небесными и земными явлениями, с другой – занимался составлением гороскопов из вполне материальных побуждений, поскольку именно это находило спрос у богатых и властных людей. Но и здесь проявились незаурядные качества Кеплера как настоящего учёного: он не мог бездумно «гнать халтуру», а пытался проанализировать и улучшить прогностические возможности астрологии. В этом смысле и следует понимать его приведённые в задаче слова.

C годами Кеплер окончательно разочаровался в астрологии. Зарабатывая свой скудный хлеб как астролог, Кеплер довольно презрительно отзывался об этом ремесле: «Астрология есть такая вещь, на которую не стоит тратить времени, но люди в своём невежестве думают, что ей должен заниматься математик». Ярмарочное звездочтение было ему не по душе. И всё же в своём поиске мировой гармонии и движущих сил природы Кеплер считал неверным отказ от наблюдений и сопоставлений, накопленных древней наукой. В одном из своих сочинений он предостерегал исследователей, «чтобы они при легкомысленном отбрасывании звездословного суеверия не выбросили ребёнка вместе с водой из ванны». До наших дней продолжается анализ предсказательных возможностей астрологии. Пока никакого «ребёнка» в этой «ванне» не обнаружено – лишь мутная вода.

5.53. Переводчиком книги Ш. Бонне был малоизвестный в то время немецкий профессор физики Иоганн Даниель Тициус фон Виттенберг (1729–1796). Он вставил в текст книги описание обнаруженной им закономерности планетных расстояний без указания своего авторства. И только во втором немецком издании Иоганн Тициус дал свой закон как примечание переводчика. По его мнению, расстояние в 28 единиц (2,8 а.е.) «принадлежит ещё не открытым спутникам Марса». В 1772 г. немецкий астроном Иоганн Элерт Боде (1747–1826), прочитав «Созерцание природы» и изумившись, с какой точностью правило Тициуса описывает истинные расстояния планет от Солнца, привёл его в своей книге «Руководство по изучению звёздного неба», забыв при этом сослаться на автора идеи. Правда, в более поздних изданиях своей книги Боде сделал это (Ньето, 1976, с. 28). В отличие от Тициуса, Боде предположил, что на расстоянии в 2,8 а.е. движется неизвестная «большая планета» и даже, используя закон Кеплера, указал её орбитальный период в 4,5 года.

Иоганн Боде активно пропагандировал правило планетных расстояний. После того, как были открыты Уран (1781 г.) и Церера (1801 г.), прекрасно занявшие свои места согласно этому правилу, оно стало очень популярным и оказалось связано лишь с именем Боде. До недавнего времени правило планетных расстояний именовалось в западных книгах не иначе как «закон Боде». Но в последние десятилетия историческая справедливость восстанавливается, и это правило всё чаще именуют законом Тициуса – Боде.

5.54. Эти слова принадлежат Иоганну Кеплеру. Сходные идеи высказывал и его современник – английский учёный В. Гильберт (1600 г.).

5.55. Исаак Ньютон (1643–1727), английский физик, астроном, математик, основоположник небесной механики, позволившей на основе закона всемирного тяготения определить движение в пространстве тел Солнечной системы. Он открыл дисперсию света, изобрёл телескоп – рефлектор, оказал огромное влияние на развитие астрономии и астрофизики.

5.56. Приведена цитата из работы Роберта Гука «Попытка доказать движение Земли на основе наблюдений» (1674 г.). Гук был замечательным физиком – экспериментатором и интуитивно предполагал существование многих явлений природы и законов физики задолго до их открытия. Например, ещё до Ньютона Гук пришёл к правильному выводу о зависимости силы тяготения от расстояния (1 /R ² ),но не развил эту идею (см.: Боголюбов, 1984).

5.57. Лагранж отмечает более высокую значимость трудов Галилея в области механики по сравнению с его астрономическими открытиями. Однако громадное значение астрономических открытий Галилея не подлежит сомнению. Первые в мире астрономические оптические наблюдения и правильная их интерпретация позволили ему заложить основу современной астрофизики. В исследовании мегамира Галилей фактически продвинулся намного дальше, чем в изучении макромира (механика). Современная астрофизика ведёт своё начало от Галилея.

К решению задачи 5.60. Метод определения высоты атмосферы по высоте сумеречного сегмента.

5.58. Системы, описанные решением Лагранжа, встречаются в природе. Так, астероиды – троянцы движутся по орбите Юпитера двумя группами. Первая группа находится впереди Юпитера на 60°, а вторая группа – настолько же позади. Таким образом, каждая группа вместе с Юпитером и Солнцем, образует устойчивый лагранжев треугольник.

5.59. Ловелл, вслед за Скиапарелли, наблюдал Меркурий днём.

В условиях горной обсерватории это имеет смысл, поскольку ослабление света при большой угловой высоте небесного объекта минимально, а фон неба не очень ярок.

При этом можно исследовать планету не только в периоды наибольших элонгаций, но и на малом угловом удалении от Солнца, когда в календарях указано, что Меркурий невидим на фоне ночного неба.

5.60. Метод определения высоты атмосферы очевиден из приведённого рисунка.

Если не учитывать атмосферную рефракцию и понимать слова Лакайля так, что в указанный момент дуга сумеречного сегмента неба скрылась за горизонтом, то оценка толщины атмосферы с использованием наблюдений Лакайля составляет около 70 км. В рамках метода Кеплера атмосфера считалась однородной и не учитывалось многократное рассеяние солнечного света. По современным данным, толщина нижнего слоя атмосферы – тропосферы, где содержится 80% массы воздуха, составляет около 10–12 км, хотя следы газовой оболочки Земли обнаруживаются и на высотах более 2000 км. В техническом смысле границей атмосферы считают высоты от 80 до 120 км. В целом оценку Лакайля можно считать вполне приемлемой.

5.61. Некоторые динамические параметры – диаметр, масса и, как результат, ускорение свободного падения на поверхности – у Земли значительно ближе к аналогичным параметрам Венеры, чем Марса. Однако период суточного вращения, наклонение оси вращения к плоскости орбиты и, следовательно, характер смены времён года у Земли практически такие же, как у Марса. Этому способствует относительное сходство их атмосфер: высокая прозрачность и близость средних температур. Поэтому современные астрономы, как и В. Гершель, считают, что условия на поверхности Земли ближе всего к условиям Марса. Прежде всего это касается возможности существования воды в трёх фазах – твёрдой, жидкой и газообразной.

5.62. Скиапарелли пришёл к выводу, что наблюдаемые белые пятна, видимые на краю марсианского диска, – это полярные шапки планеты. Он оказался прав: современные исследователи установили, что полярные шапки Марса состоят из твёрдой углекислоты с примесью водяного льда. Полярные шапки всегда видны близ края видимого диска Марса, поскольку ось вращения планеты слабо наклонена (25°) к её орбитальной плоскости, которая почти совпадает с плоскостью эклиптики (наклонение 2°), в которой, в свою очередь, располагается земной наблюдатель.

5.63. Тёмные пространства на Марсе никогда не давали солнечных бликов, что могло бы быть, если бы эти участки были покрыты водой. Также выяснено, что отражательная способность различных областей Марса не связана с их рельефом.

5.64. Наводнений на Марсе нет, так как там нет открытых водных пространств. То, что с Земли представлялось каналами, в действительности оказалось оптической иллюзией: совокупностью мелких кратеров, трещин, уступов и т. д. Правда, причина их линейного расположения до сих пор не ясна. «Таяние» снегов преимущественно означает возгонку углекислоты. Считается, что потемнение околополярных районов в весеннее время связано с перемещением по его поверхности песчаных масс. Но и это ещё не до конца ясно.

5.65. Взгляды современных учёных, основанные не только на наземных, но и на космических наблюдениях, а также на исследованиях, проведённых непосредственно на поверхности Марса, стали более пессимистическими. На планете не обнаружены не только разумные, но пока даже примитивные формы жизни.

5.66. Орбита объекта, открытого В. Гершелем, оказалась круговой околосолнечной, откуда был сделан вывод, что открытый объект – планета, позднее названная Ураном. Кометы на больших расстояниях от Солнца и Земли имеют вид диска, что делает их похожими на планеты.

5.67. Труд Кеплера, из которого взята цитата, называется «Сон, или посмертное сочинение об астрономии Луны». Древнееврейское слово «Lebana»означает «Луна».

5.68. Очевидно, что проницательность и интуиция есть необходимые качества учёного. Кроме этого, учёный должен обладать большими познаниями и глубоко проникать в избранную тему исследования. Только тогда может произойти озарение, и состоится научное открытие. Кажущаяся лёгкость научного творчества, например, открытие на прогулке или даже во сне – это результат длительного и напряжённого обдумывания задачи, когда мозг не может оставить эту работу даже во время физического отдыха учёного.

В то же время, первым обнаружить новое явление или новый астрономический объект способен и просто любознательный человек, не предпринимающий систематического научного поиска. Не раз так открывали кометы и новые звёзды. Вот два характерных и близких нам примера такого рода открытий. Первый из них описан профессором С. П. Глазенапом (1909, с. 120):

В 1901 году, 8 февраля по старому стилю, в созвездии Персея заблистала новая звезда, открытая молодым гимназистом пятой Киевской гимназии Андреем Борисяком, а несколькими часами позднее – Андерсоном в Эдинбурге. Борисяк и Андерсон заметили новую звезду 8 февраля, когда она уже достигла значительного блеска и бросалась в глаза. До 11 февраля 1901 г. Новая Персея увеличивалась в своём блеске, а с этого дня начала блекнуть; уменьшение блеска шло очень быстро: в марте она уже была четвёртой величины, в апреле – шестой величины и находилась на пределе зрения. В конце 1902 г. она была девятой величины.

Молодой любитель астрономии А. Борисяк удостоился Высочайшего поощрения: Его Величество Государь Император Николай Александрович милостиво подарил Борисяку прекрасный телескоп работы Цейса.

К сказанному профессором Глазенапом следует добавить, что Новая Персея 1901 г. (N Per 1901, или GK Per) оказалась уникальным объектом. Во – первых, это была одна из ярчайших новых прошедшего столетия – в максимуме её блеск достиг нулевой величины; лишь новая V603 Aql 1918 блестела на величину ярче. Во – вторых, многие годы после вспышки Новой Персея астрономы наблюдали расширяющуюся вокруг неё газовую оболочку – остаток взрыва звезды. Наконец, это единственная новая, у которой многие десятилетия наблюдался эффект светового эха: вспышка звезды осветила окружающее её межзвёздное вещество, и эта освещённая область со скоростью света расширялась, подобно сброшенной оболочке.

Так киевский гимназист Борисяк оказал услугу науке. А вот вторая подобная история, случившаяся 29 августа 1975 г. в Крымской астрофизической обсерватории АН СССР и соседствующей с ней обсерватории МГУ. Именно там в это время, вместе с десятками профессиональных астрономов, проводил свои наблюдения и студент – дипломник МГУ Сергей Шугаров.

А. Борисяк, открывший Новую Персея. 1901 г.

Будучи со школьных лет фанатичным любителем астрономии, Сергей прекрасно знал звёздное небо. Поэтому, направляясь к башне телескопа и окидывая по привычке взором звёздное небо, он сразу обнаружил «лишнюю» звезду в Лебеде и быстро оповестил об этом сотрудников двух обсерваторий. Незамедлительно были начаты наблюдения всеми доступными средствами и отправлена телеграмма в международный центр астрономических открытий, который разослал её во все обсерватории мира. В результате удалось подробно изучить одну из самых интересных новых в истории астрономии – Новую Лебедя (V1500° Cyg), уникально быструю по скорости нарастания и спадания блеска: невооружённым глазом она была видна всего несколько ночей.

Позже некоторые маститые астрономы Крыма вспоминали, что в тот вечер созвездие Лебедя им тоже показалось каким‑то необычным, но за суетой дел они не осознали истинной причины этого. В результате открытие досталось студенту. Правда, телескоп Цейса ему за это не подарили, но весть об открытии сыграла немалую роль в его судьбе: несмотря на весьма умеренную успеваемость студента по теоретическим предметам, ректор университета своим решением оставил «открывателя новых звёзд» для работы в МГУ и не ошибся. Сегодня Сергей Юрьевич Шугаров – один из ведущих специалистов по изучению переменных звёзд. Не заставила себя ждать и слава: побывавший в те дни на Крымской обсерватории известный поэт Андрей Вознесенский был поражён открытием студента и написал стихотворение:

 

Новая Лебедя

Звезда народилась в созвездии Лебедя —
такое проспать!
Явилась стажёру без роду и племени
«Новая Лебедя-75».
Наседкой сидят корифеи на яйцах,
в тулупах высиживая звезду.
Она ж вылупляется и является
совсем непристойному свистуну.
Ты в выборе сбрендила. Новая Лебедя!
Египетский свет на себе задержав,
бесстыдно, при всечеловеческой челяди
ему пожелала принадлежать.
Она откровенностью будоражила,
сменила лебяжьего вожака,
все лебеди – белые, эта – оранжева,
обворожительно ворожа,
дарила избраннику свет и богатства
все три триумфальные месяца. Но —
погасла!..
Как будто сколупленное домино.
«Прощай, моя муза, прощай, моя Новая Лебедя!
Растёт неизвестность из чёрной дыры.
Меня научила себя забывать и ослепнуть.
Русалка отправлена на костры.
Опять в неизвестность окно отпираю.
Ты – Новая Лебедь, не быть тебе старой…
Из кружки полейте на руки Пилату.
Прощай, моя флейта!
Прощай, моя лживая слава.
Ты мне надоела. Ступай к аспиранту!».
 

Студент МГУ Сергей Шугаров, открывший Новую Лебедя 1975 г., на фоне башни 2,6–метрового рефлектора им. Г. А. Шайна Крымской астрофизической обсерватории.

Стихотворение это было опубликовано в самом популярном в те годы журнале «Юность» с тиражом в 2,7 млн. экз. и принесло студенту Шугарову всесоюзную славу (хотя и не понравилось самому «непристойному свистуну», поскольку в комментарии к стихотворению поэт перепутал как дату открытия, так и фамилию первооткрывателя). Кстати, упомянутый в последней строчке аспирант – также фигура реальная: он был в момент вспышки звезды в обсерватории, видел её, но, озабоченный аспирантскими проблемами, не обратил внимания. Ныне он известный профессор.

Итак, два юных любителя науки – гимназист и студент – не достигнув ещё статуса учёного и не просиживая штаны над сложными проблемами, смогли сделать полноценные и важные для науки открытия. Может быть именно это и имел в виду Аристотель, говоря о «проницательности» учёного?

5.69. Приведённое высказывание Леонардо можно толковать так: он считает положение Солнца и Луны во Вселенной равноценными, а значит, ни тот, ни другой космические объекты не могут служить центром мира. В другом месте учёный утверждает, что Земля не находится «ни в центре солнечной орбиты, ни в центре Вселенной». Следует заметить, что Леонардо умер до появления труда Коперника.

5.70. Главный аргумент Галилея в пользу шарообразности Луны – форма терминатора:

Луна и Земля сходны, конечно, по форме, которая, несомненно, шарообразна, как это неизбежно следует из того, что диск Луны виден совершенно круглым, и из того, как она воспринимает свет Солнца. Если бы поверхность её была плоской, то вся она одновременно одевалась бы светом, а потом равным образом в одно и то же мгновение вся лишалась бы света, но не освещались бы сперва те её части, которые обращены к Солнцу, а за ними постепенно и все следующие, так что, только достигнув противостояния, и не раньше, весь её видимый диск оказывается освещённым; и обратно, совершенно противоположное этому происходило бы, если бы её видимая поверхность была вогнута, а именно: освещение начиналось бы с частей, противоположных Солнцу.

5.71. Гаусс обращает внимание на ограниченность нашего знания; современные естествоиспытатели формулируют это положение так: «Всё, что не запрещено[фундаментальными законами], то разрешено».В связи с этим учёные предполагают, что жизнь может иметь различные биохимические основания и сильно варьировать свою форму в зависимости от внешних условий, по Гауссу – быть «иначе организованной». Пример последних лет: глубоководные гидротермальные сообщества – почти замкнутые оригинальные биосферы в миниатюре. Уверенность Гаусса в наличии и многообразии жизни во Вселенной сегодня разделяется многими учёными.

5.72. Если высота Луны и Солнца над горизонтом одинакова, то атмосферное поглощение света, падающего на гору и приходящего от Луны, также будет одинаковым. Это понимал и сам Дж. Гершель, который далее в цитированном отрывке пишет: «Солнце и Луна находились на одинаковой высоте, в атмосфере не было ни облаков, ни паров, и последняя действовала одинаково на оба светила».

По современным данным, Луна и целый ряд других спутников планет имеют низкую отражательную способность. В визуальных лучах альбедо материков Луны составляет около 0,09, лунных морей – чуть более 0,04. Опыт Гершеля, демонстрирующий весьма низкое альбедо лунной поверхности, можно повторить, если сравнивать яркость почти полной Луны и белой стены, освещённой лучами заходящего Солнца.

5.73. Под «философами» раньше понимали учёных вообще, и астрономов – в частности. Лучше всего рельеф Луны виден в то время, когда тени от гор и кратеров наибольшие, что имеет место во время первой и последней четвертей близ терминатора. Вывод, сделанный Галилеем, возможен только при наблюдениях в телескоп.

5.74. В настоящее время доказано, что лунные кратеры возникли в результате ударного взаимодействия с Луной метеоритов разного размера.

5.75. Представление о разумных жителях Луны – селенитах – было распространено в средние века, когда ещё не знали о неблагоприятных для жизни условиях на поверхности нашего спутника. Отражающая способность поверхности Земли из‑за облаков, снега и светлых грунтов примерно на порядок превышает альбедо поверхности Луны. В сочетании с большим угловым диаметром диска Земли на небе Луны это даёт значительно большую освещённость на Луне от Земли, чем на Земле от Луны при аналогичных фазах. Из‑за равенства периода обращения Луны вокруг Земли и периода вращения Луны вокруг собственной оси Земля почти неподвижна на лунном небе. Однако из‑за оптических либраций Луны Земля в течение месяца описывает на небе нашего спутника небольшой эллипс. Период вращения Земли для лунного наблюдателя (24 ^h50 ^m) определяется как суточным вращением Земли относительно звёзд (23 ^h56 ^m), так и обращением Луны вокруг Земли (27,32 сут.).

5.76. Плотность горных пород на Луне не превышает плотности вещества гор на Земле. Поверхность Луны покрыта толстым слоем сыпучего материала – реголита. Этот вывод был сделан уже современными учёными из астрофизических наблюдений, и он был подтверждён контактными исследованиями лунной поверхности. Горы на Луне, особенно кратеры, не являются особенно крутыми. Эффект крутизны гор возникает при наблюдениях рельефа вблизи терминатора. Посередине крупных кратеров, действительно, имеются центральные горы, а вещество внутри больших кратеров обычно тёмное.

5.77. Пылинки, находящиеся в воздухе, опускаются медленно, особенно мелкие, так как на них, кроме силы притяжения, действует сила сопротивления среды (сила Стокса), направленная вверх. Медленно опускающийся космический корабль садится на струе газа, вырывающегося из сопла реактивного двигателя. Скорость истечения газа должна быть велика, чтобы создать достаточный импульс посадочному отсеку. Газ, ударившись о поверхность Луны, придал частицам реголита большую скорость. Низкие траектории пылевых частиц возникли при сдувании пыли с поверхности камней, которыми был усеян район посадки. Дальность полёта частиц пыли из‑за малого ускорения свободного падения и отсутствия сопротивления среды была существенно больше, чем в условиях Земли.

5.78. При ходьбе скорость перемещения определяется амплитудой и частотой (ν) свободных колебаний ног как физических маятников при данном значении ускорения свободного падения (g). Для шагов умеренной амплитуды (линейные колебания маятника) эта зависимость хорошо известна: ν~g ^½. А поскольку ускорение свободного падения на Луне в шесть раз меньше, чем на Земле, то и скорость ходьбы у космонавтов была в 2,5 раза меньше их скорости на Земле при прочих равных условиях. Напротив, при прыжках дальность полёта должна быть в 6 раз больше, чем на Земле, но реально скорость передвижения таким методом не достигала максимального теоретического значения из‑за того, что движение космонавта во время прыжков стесняли скафандр и неуверенность, связанная с незнакомой обстановкой.

5.79. О неизвестных в то время спутниках Марса написал в своём фантастическом произведении «Путешествия Гулливера» (1726 г.) английский писатель Джонатан Свифт. О них же упоминает и французский философ Вольтер в своём произведении «Микромегас» (1752 г.). Оба автора, вероятно, основывались на идеях Кеплера, который предполагал наличие у Марса двух спутников, исходя из возможной пропорции: у Земли один спутник, у Юпитера – четыре (известных в то время).

Указанные Свифтом периоды обращений спутников Марса оказались близки к истине, так как Фобос обращается вокруг Марса за 7,65 часов, а Деймос за 30,3 часов. Но действительные ареоцентрические расстояния спутников оказались заметно меньше: Фобос удалён от центра планеты на 1,4 её диаметра, а Деймос – на 3,5. Московский астроном И. Ф. Полак (1939) считал, что Свифт, по всей вероятности, взял для расстояний предполагаемых спутников Марса округлённые расстояния I и II спутников Юпитера, которые равны 3,0 и 4,7 диаметра планеты (Юпитера, не Марса), а периоды их обращения, составляющие 42 часа и 85 часов, уменьшил в 4 раза.

5.80. Это были интуитивные соображения, основанные на принципе пропорциональности (см. задачу 5.79).

5.81. Наши современники уже давно привыкли к движению искусственных спутников Земли, которые перемещаются по земному небосводу так же, как Фобос на небе Марса: они обычно восходят на западе и заходят на востоке. Это свойство всех искусственных спутников, движущихся по орбитам в направлении вращения Земли (а таких спутников абсолютное большинство) на высоте меньшей, чем высота геостационарной орбиты (а только такие спутники и видны невооружённым глазом).

5.82. Слово «если» в цитате, скорее всего, свидетельствует о том, что затмения в те далёкие времена предсказывать не умели. Приведённая запись есть не что иное, как руководство к наблюдениям, во время которых полагается фиксировать все обстоятельства астрономического явления. Накопленные данные использовались для попыток прогноза будущих явлений. Отсюда берут начало как астрономия, так и астрология.

5.83. Предсказание солнечных затмений для определённого места на поверхности Земли представляет сложную задачу (вообще, теория движения Луны – одна из самых сложных задач небесной механики). Если рассматривать историю про астрономов Хи и Хо не как легенду, а как описание реальных событий, то совершенно очевидно, что пострадали они незаслуженно: причиной неверного прогноза было не пьянство (настоящие астрономы не пьют!), а недостаточно высокий уровень небесной механики в Древнем Китае, равно как и в других странах в ту далёкую эпоху.

5.84. Галлей наблюдал внутреннюю корону Солнца. Полной уверенности в принадлежности наблюдаемой «атмосферы» Луне у Галлея не было. В качестве второго возможного варианта происхождения явления он рассматривал Солнце.

5.85. Несмотря на неудачные условия наблюдения, Юнг подметил интересное явление. Причиной неполной темноты в момент полной фазы солнечного затмения главным образом является рассеяние солнечного света в земной атмосфере: свет из областей полутени проникает в область тени, поскольку её размер (около 200 км) сравним с толщиной земной атмосферы. Дополнительными источниками света служат также свечение солнечной короны, пепельный свет Луны и свечение ночного неба: суммарный свет звёзд, межзвёздного и межпланетного вещества, а также собственное свечение земной атмосферы.

5.86. Впервые наблюдавшийся Юнгом «спектр вспышки», как назвал это явление английский астроном Норман Локьер (1836–1920) – это спектр излучения солнечной хромосферы, который удаётся заметить лишь во время полных солнечных затмений благодаря тому, что Луна во время полной фазы затмения закрывает собой яркие слои фотосферы. В спектре вспышки даже с помощью бесщелевых спектрографов можно наблюдать большое количество хромосферных эмиссионных линий. Движение края Луны, закрывающего хромосферу, позволяет определить изменение с высотой хромосферной эмиссии с лучшим пространственным разрешением, чем это возможно с помощью самых совершенных изображений. Уже сам Юнг после первого наблюдения указал, что «слой этот имеет в толщину, по – видимому, лишь несколько менее 1600 километров, и движение Луны очень скоро скрывает его».

Далее Юнг пишет:

«Наблюдение, сделанное автором в 1870 году и описанное выше, получило блестящее подтверждение со стороны фотографии во время полного затмения 1896 года. Шэклтон, фотограф английской экспедиции на станции Новая Земля (единственная экспедиция, которая не была расстроена дурной погодой) получил в критический момент мгновенный фотографический снимок при помощи «призматической камеры“. Это просто камера с двумя большими призмами впереди её оптического стекла. Никакого коллиматора здесь не употребляется. Это фотографический, спектроскоп без щели“.

Когда луна всё более и более надвигается на солнце, она оставляет незакрытым крайне узкий серп. Серп этот сам по себе действует подобно щели обыкновенного спектроскопа. Фотографические снимки, полученные с таким инструментом непосредственно перед полной фазой затмения, совершенно похожи на обыкновенный солнечный спектр. Отличие заключается лишь в том, что тёмные фраунгоферовы линии заменяются тёмными серпами. Это, так сказать, негативные изображения ещё не покрытой части солнечного диска. Скоро, однако, фотосфера исчезает. Остаётся серп, гораздо более бледный, который есть не что иное, как солнечная атмосфера. Если наблюдение 1870 года было правильно, то полученный фотографический снимок должен дать ряд ярких изображений на месте прежних тёмных. Так оно и оказалось»

(Юнг, 1914, с. 72–73).

5.87. Автором описанного наблюдения был английский астроном Фрэнсис Бейли (1774–1844), по имени которого явление получило название «чёток Бейли». Это явление возникает в момент касания краёв дисков Луны и Солнца во время полного солнечного затмения, когда лучи Солнца проходят между горами на краю лунного диска. На вид чёток также оказывает влияние явление иррадиации света, связанное в физиологией нашего зрения.

5.88. Описано наблюдение хромосферы. Её цвет определяется излучением красной водородной линии Н _α(λ=656 нм).

5.89. Они видели протуберанцы на краю солнечного диска.

5.90. Пояснение этого явления содержится в заключительной части цитаты из Клейна:

Зависит он [красноватый оттенок] от того, что незначительное количество солнечных лучей, проскользнувши около поверхности нашей планеты и преломившись в земной атмосфере, проникает внутрь тени и падает на Луну. Проходя через плотный слой атмосферы, солнечный свет становится красноватым. Этим объясняется великолепная розовая окраска, какую приобретает наше земное небо в часы утренней и вечерней зари.

5.91. Эта гипербола (в литературном смысле) Ньютона относится к судьбе комет.

5.92. Римский философ Луций Анней Сенека (ок. 4 до н.э. – 65 н.э.).

5.93. Пророческие слова о кометах как движущихся космических объектах написаны римским поэтом Манилием, жившим ещё раньше Сенеки, более двух тысяч лет назад.

5.94. Ньютон представлял себе «межпланетный эфир» как инертную, неподвижную среду, окружающую Солнце. Эта среда возмущалась влиянием самой кометы и только в том месте, где находилась комета (подобно раскалённой кочерге, сунутой в снег и вызывающей вырывающуюся из отверстия струю пара). В современной физике понятие эфира отвергнуто. Но межпланетная среда действительно существует: в основном это выброшенная Солнцем замагниченная плазма («солнечный ветер»), с большой скоростью удаляющаяся от него независимо от присутствия кометы. Испарившееся с поверхности кометного ядра вещество отталкивается в направлении от Солнца давлением солнечного ветра, действующего на ионизованные атомы и молекулы газа, а также давлением солнечного света, действующего на мелкие твёрдые частицы (пылинки) кометного вещества.

5.95. Кометы, как и все объекты Солнечной системы, движутся, подчиняясь законам Кеплера, а в более широком смысле – законам механики. В конце XIX века ещё не было известно, что орбиты комет – эллипсы, хотя у некоторых из них эксцентриситеты очень близки к единице. «Вольности» в движении комет связаны с неучтёнными гравитационными возмущениями со стороны планет, а также с действием негравитационных сил, например, реактивного давления испаряющихся с поверхности ядра газов. Изменение внешнего вида комет определяется действием Солнца и физическими процессами в их ядрах.