Раздел 5. Заблуждения и озарения учёных

5.1. Аристотель (384–322 до н. э.) утверждал: «Наиболее физические из математических наук — оптика, учение о гармонии и астрономия». А Клавдий Птолемей (ок. 87-165 н. э.) так определил небесную науку: «Астрономия — математическое изучение неба». Почему древние учёные считали астрономию математической наукой?

5.2. Древнегреческий учёный Ксенофан (VI‑V вв. до н. э.) полагал, что:

— солнце идёт по прямой в бесконечность, а из‑за расстояния кажется, что оно кружит;

— существует бесконечное число солнц и лун;

— солнце ежедневно рождается из скопления маленьких огоньков, скучивающихся из влажного испарения;

— имеется много солнц и лун по [разным] широтам, районам и поясам Земли.

Что могло привести его к такому мнению?

5.3. Клавдий Птолемей указывал:

Самый удобный способ доказательства падения тел к центру основывается на одном единственном факте, что… во всех без исключения точках направление падения тел, обладающих весом, … всегда… перпендикулярно к касательной плоскости, проходящей через точку падения, а отсюда становится ясно, что эти тела, если бы на земной поверхности они не встретили непреодолимого препятствия, должны были бы достигнуть центра.

Где, по мнению Птолемея, находится центр Мира?

5.4. Древнегреческий философ Анаксимен (VI в. до н. э.) утверждал:

Наружное небо твёрдое, кристалловидное… Звёзды вбиты в его сферическую поверхность, как гвозди.

Можно ли рассматривать суждение Анаксимена как мнение учёного?

5.5. Вот что пишут о взглядах древнегреческого философа Анаксагора (ок. 500–428 до н. э.) некоторые античные авторы:

1) Диоген Лаэртий свидетельствует, что Анаксагор утверждал:

«Солнце — раскалённая глыба, по величине больше Пелопоннеса, а на Луне есть поселения, равно как холмы и овраги».

2) В древнем сборнике «Мнения философов»:

«О сущности Луны Анаксагор и Демокрит говорят, что это раскалённая твердь, на которой есть равнины, горы и ущелья».

3) Платон:

«Анаксагор говорил недавно, что Луна получает свет от Солнца».

4) Аристотель в «Метеорологии»:

«Анаксагор и Демокрит с их последователями считают Млечный Путь светом неких звёзд…».

5) Плутарх:

«Говорят, будто Анаксагор предсказал, что одно из прикреплённых к небу тел в случае колебания или сотрясения может оборваться и рухнуть вниз. Ни одна из звёзд, утверждал он далее, не находится теперь на искони присущем ей месте: каменистые по составу и тяжёлые, светящиеся вследствие сопротивления и разрыва эфира, они удерживаются в вышине, увлекаемые огромной силой вихревого круговорота».

В чём можно согласиться с Анаксагором?

5.6. Сообщения разных старинных авторов касательно представления древнегреческого учёного Эмпедокла (ок. 490 — ок. 430 до н. э.) об устройстве мира:

— По Эмпедоклу небо твёрдое, состоящее из воздуха, замёрзшего под действием огня, ледообразное.

— Одни полагали субстанцию небес огненной, Эмпедокл — замёрзшей водой и как бы ледяной оболочкой, иные — смесью четырёх элементов, иные — из пятого элемента.

— «С какого элемента начал творить космос бог?». По Эмпедоклу первым выделился [из смеси] эфир, вторым — огонь, затем — земля; из неё — в результате сильного сжатия… — брызнула вода; из воды испарился воздух и возникли: небо — из эфира, Солнце — из огня, а из остальных [элементов] сгустилось… всё земное.

Какую идею Эмпедокла может принять современный учёный?

5.7. Великий русский физик и химик Д. И. Менделеев (1834–1907) утверждал:

«Наши атомы — такие же индивидуумы невидимого мира, как планеты, спутники и кометы астрономов; а наши частицы сходны с такими же системами, как солнечная или как системы двойных и отдельных звёзд».

Как вы понимаете основную мысль этого высказывания?

5.8. Э. Ламп в книге «Законы и силы природы» (1897 г.) писал:

Вселенная представляет в больших размерах состояние разреженного газа; только частицы его измеряются не миллионными долями миллиметра, а являются нам в образе бесчисленных солнц… Наша система Млечного Пути должна представлять совершенно такую же картину, какую изображает пред нами новейшая теория газов для системы газовых частиц.

Можно ли согласиться с таким мнением?

5.9. Астрономический фрагмент из научно — фантастического рассказа известного учёного и писателя И. А. Ефремова «Нур-и-Дешт» (1944 г.):

Вот там, низко над горизонтом, светит красный Антарес, а правее едва обозначается тусклый Стрелец. Там лежит центр чудовищного звёздного колеса Галактики — центральное «солнце» нашей Вселенной. Мы никогда не увидим его — гигантская завеса чёрного вещества скрывает ось Галактики.

Существует ли центральное «Солнце» в нашей Галактике? Каким образом учёным удалось получить изображение центральной части Галактики?

5.10. Христиан Гюйгенс в 1656 г. описал одно из своих открытий в созвездии Ориона как

«отверстие в небесном своде, дающее возможность бросить взгляд в другую лучезарную область пространства»

(Кларк, 1913, с. 37).

Что же нашёл на небе Гюйгенс?

5.11. Французский учёный Мопертюи в своём труде «Речь о форме звёзд» (Париж, 1742 г.) писал:

«На тёмном небесном своде встречаются небольшие слабосветящиеся пятна, несколько более освещённые, чем тёмные пространства пустого неба, и общее у них всех то, что они представляют собой более или менее открытые эллипсы, свет которых, однако, гораздо слабее всякого иного света, наблюдаемого на небе».

О каких объектах Вселенной идёт речь?

5.12. К удивительному открытию привело в конце XVIII века строительство первых крупных телескопов, создателем которых был Вильям Гершель. Его сестра Каролина в письме к сыну великого астронома — Джону Гершелю, тоже известному астроному, — рассказывала:

«Однажды вечером, когда ваш отец изучал небо в созвездии Скорпиона, он после долгого напряжённого разглядывания вдруг воскликнул: «Здесь, вероятно, дыра в небе!».

В XIX веке астрономы всё чаще стали обнаруживать «тёмные пятна» на звёздном небе. По словам Германа Клейна, американский астроном Шербёрн Уэсли Бёрнхем (1838–1921) так описывал одно из таких мест в созвездии Стрельца:

Здесь есть чёрное, почти круглое отверстие в Млечном Пути; величина его около одной трети лунного диаметра. Звёзды по краям сильно скучены, но в самом круге видны только две звезды: одна из них 10–й величины, другая же — очень слаба.

Подобное же отверстие, — продолжает сам Клейн, — находится на 2 градуса к северу от звезды γ в Стрельце; оно было найдено и зарисовано Трувело в 1876 году. Это настоящее чёрное пятно в Млечном Пути и оно производит приблизительно такое впечатление, как будто там перед блестящим звёздным фоном стоит какой‑то неправильно круговой формы, на краях размытый, чёрный предмет. Четыре довольно ярких звезды, из которых самая яркая оранжевого цвета, стоят у северо — западного края чёрного пятна, три другие более слабые — у восточного. Вокруг сияет Млечный Путь. Очень близко находится серпообразное чёрное пятно, далеко не так выдающееся, как предыдущее, но всё же ясно выделяющееся на светлом фоне. Эти чёрные беззвёздные пространства весьма замечательны и непонятны.

К задаче 5.12. Чёрное место в созвездии Стрельца (иллюстрация из книги Г. Клейна, 1897, с. 299).

В ту эпоху существовало два мнения по поводу этих чёрных пятен, окружённых звёздными облаками. Вильям Гершель называл их «дырами в небесах» и воспринимал как признак распада Галактики на части в результате гравитационного скучивания звёзд. Вслед за ним многие астрономы придерживались этой мысли до конца XIX в. Но в те же годы некоторые известные учёные полагали, что в отдалённом космическом пространстве существует тёмная материя, которая закрывает от нас некоторые части Млечного Пути. Чей взгляд на эту проблему победил? Какова природа данных образований?

5.13. Русский учёный — энциклопедист М. В. Ломоносов своё «Вечернее размышление о Божьем Величестве при случае великого северного сияния» (1743 г.) начинает замечательными строками:

Лицо своё скрывает день;

Поля покрыла мрачна ночь,

Взошла на горы черна тень;

Лучи от нас склонились прочь.

Открылась бездна звёзд полна;

Звёздам числа нет, бездне дна.

Может ли современный астроном буквально принять космологические представления Ломоносова, выраженные им в последней строке этого поэтического фрагмента?

5.14. М. В. Ломоносов писал:

«Я нашёл, что они [телескопы] должны испытывать от излишества зеркал не мало недостатка; именно, что малое зеркало должно быть оставлено».

13 мая 1762 года он продемонстрировал академикам телескоп — рефлектор с одним зеркалом. Как был устроен телескоп Ломоносова и применяется ли данная оптическая схема в современных телескопах?

5.15. Гераклит Эфесский (V‑IV вв. до н. э.) утверждал:

«Этот космос, один и тот же для всех, не создал никто из богов, никто из людей, но он всегда был, есть и будет вечно живой огонь, мерно возгорающийся, мерно угасающий».

Близка ли процитированная мысль древнего учёного к современным научным представлениям?

5.16. Известно высказывание знаменитого учёного:

Небо можно сравнить с роскошным садом, в котором на отдельных грядах размещено множество растений на разных степенях развития. Для нас это выгодно: мы получаем возможность обнять своей мыслью громаднейшие промежутки времени… Допустим, что перед нашими глазами — одно только растение. Придётся изучать его развитие последовательно; понадобится много времени, чтобы познакомиться с прорастанием, появлением листьев, цветением, плодоношением, увяданием, высыханием и разложением растения. Иное дело, когда перед нами — масса экземпляров разных возрастов. Тогда мы получаем возможность созерцать все моменты развития одновременно.

Кому принадлежит эта плодотворная мысль, позволившая по наблюдениям отдельных космических объектов изучать их эволюцию?

5.17. Иммануил Кант в 1755 году в предисловии к своей книге «Всеобщая естественная история и теория неба» написал, что он ставит целью «открыть устройство, которое соединяет великие элементы творения во всём своём протяжении вплоть до бесконечности, и вывести из первоначального состояния природы, с помощью механических законов, образование небесных тел и происхождение их движений». Решил ли Кант поставленные им задачи?

5.18. Иммануил Кант в книге «Всеобщая естественная история и теория неба» отметил:

Легче выяснить образование светил, причины их движений, словом, происхождение всего строя вселенной, чем свести к ясным механическим причинам историю развития одного только листа, одной только гусеницы.

Что представляется более сложным: устройство и эволюция биологических объектов или объектов мегамира?

5.19. Из стихов Джордано Бруно (1548–1600):

Кристалл небес мне не преграда боле,

Но, вскрывши их, подъемлюсь в бесконечность.

О каком кристалле небес упоминает Бруно? Почему за этой преградой находится бесконечность?

5.20. Известно высказывание Дж. Бруно:

Итак, я провозглашаю существование бесчисленных отдельных миров, подобных миру этой Земли. Вместе с Пифагором я считаю её светилом, подобным Луне, другим планетам, другим звёздам, число которых бесконечно. Все эти небесные тела составляют бесчисленные миры. Они образуют бесконечную Вселенную в бесконечном пространстве. Это называется бесконечностью Вселенной, в которой находятся бесчисленные миры.

С каких позиций — материалистических или идеалистических — обосновывал Бруно бесконечность Вселенной?

5.21. Джордано Бруно так излагал собственные воззрения:

Земля — маленький шар, сплюснутый у полюсов; вместе с другими планетами она кружится в пространстве около Солнца. Это исполинское огненное светило медленно поворачивается около оси и также сплюснуто у полюсов. Но весь солнечный мир — не более как атом, затерянный в пустынях пространства. Оно наполнено миллионами миллионов миров. Каждая звезда — оолнце. Около этих оолнц плавно носятся по кругам и эллипсам стаи серебряных планет. На них обитают существа выше и совершеннее, чем мы. Миры имеют свою историю развития: одни возникают, другие погибают; вечной остаётся только творческая энергия, лежащая в их основе. Вселенная бесконечна. Мирам нет числа. Сознание, жизнь и красота разлиты всюду…

(Клейн, 1898).

Со всеми ли представлениями Дж. Бруно о строении Вселенной вы согласны?

5.22. И. Кеплер утверждал:

«Если… проткнуть в стене булавочное отверстие так, чтобы через него проникал солнечный свет, то яркость луча всё равно будет превосходить яркость свечения всех звёзд на безоблачном небе».

По мнению Кеплера, этот эксперимент подтверждает положение Солнца «в центре Мира», и тем самым — справедливость гелиоцентрической системы мира Коперника. Найдите методическую ошибку в рассуждениях Кеплера.

5.23. Галилей писал в «Звёздном вестнике»:

Достойно удивления то, что звёзды, как неподвижные, так и блуждающие, при рассмотрении в зрительную трубу никак не кажутся увеличившими свои размеры в той же пропорции, в какой получаются приращения у других предметов и даже у Луны. На звёздах такое увеличение оказывается гораздо меньшим, так что зрительная труба, которая остальные предметы увеличивает, скажем, во сто раз, может сделать большими звёзды лишь в четырёх- или пятикратном отношении, чему еле поверишь.

Объясните это явление, верно подмеченное Галилеем.

5.24. Вечером 11 ноября 1572 г., возвращаясь из своей алхимической лаборатории, где он в который уже раз безуспешно пытался получить золото, знаменитый астроном Тихо Браге по давней привычке обвёл взглядом небосвод и, поражённый, замер: знакомые очертания Кассиопеи изменились! Вместо легко узнаваемой фигуры, похожей на букву W, Тихо увидел совсем иное: левее знакомого зигзага из ярких звёзд, в это время года скорее напоминающего букву М, рядом со слабой звездой к Кассиопеи, расположенной как раз между ножек М, на небе сияло новое яркое светило! Откуда оно взялось? Тихо прекрасно знал, что Кассиопея — незодиакальное созвездие, а значит, в нём не бывает ярких планет.

Вот как сам Тихо позже вспоминал это событие:

Вечером, после захода Солнца, когда в соответствии с моим обычаем я созерцал звёзды в ясном небе, я заметил, что почти прямо над моей головой сияла новая и необыкновенная звезда, превосходившая по блеску все другие звёзды; и так как я почти с детства знал в совершенстве все звёзды небосвода (очень нетрудно достичь этого знания), мне было совершенно очевидно, что никогда в прошлом никакой звезды на этом месте неба, даже и маленькой, не было, не говоря уже о звезде, столь бросающейся в глаза своей яркостью, как эта. Я был настолько поражён этим зрелищем, что не постыдился подвергнуть сомнению то, что видели мои собственные глаза. Но когда я убедился, что и другие могли видеть на указываемом им месте звезду, у меня больше не оставалось сомнений. Не было ли это величайшим из чудес, которые случались когда‑либо со времён начала мира?

Тихо тотчас же измерил и записал угловые расстояния новой звезды от девяти звёзд Кассиопеи и от Полярной звезды, а также своё впечатление о цвете и яркости новой звезды. Как отметил сам Тихо и другие наблюдатели, она была намного ярче Сириуса и даже ярче Венеры. В последующие дни звезду можно было наблюдать и при дневном освещении. Однако, начиная с декабря 1572 г., блеск её стал уменьшаться, и вскоре новая звезда исчезла, проблистав семнадцать месяцев и не оставив никакого следа, видимого невооружённым глазом.

Имея в виду, что в то время Тихо жил в Дании, приблизительно на широте Москвы, и используя звёздную карту или электронную программу — планетарий, ответьте на следующие вопросы. Что за удивительную звезду наблюдал Тихо Браге? Какова была высота Новой Тихо над горизонтом в тёмное и светлое время суток? Был ли в ночное время виден Сириус и была ли видна в тот период Венера?

5.25. В произведениях русских писателей нередко описываются небесные явления. Так, у И. А. Бунина есть строки:

Сириус — дерзкий сапфир, синим горящий огнём,

Альдебарана рубин, алмазная цепь Ориона

И уходящий на юг призрак сребристый — Арго!

Какую астрономическую информацию несёт этот стихотворный отрывок?

5.26. В научно — фантастической повести К. Э. Циолковского «Вне Земли» (1916 г.) описывается наблюдение звёздного неба с борта космического корабля, обращающегося на околоземной орбите:

Открыли ставни. Более смелые подлетели к окнам.

Послышались восклицания:

— Небо‑то совершенно чёрное!..

— Никогда и сажа не бывает такой черноты!..

— Звёзд какое множество!

— Какие разноцветные!..

— Я вижу совершенно те же созвездия, но как много звёзд!.. И почему они так мертвенны? В них нет жизни; они как бы не испускают лучей, не мигают; это просто точки… Как ясно они видны!

Таким ли видят небо космонавты?

5.27. Известный французский философ Огюст Конт в 1842 г. писал:

Возможно, что мы сумеем определить форму, расстояние и величину небесных светил, что мы исследуем их движения; но никогда и ни в каком случае не удастся нам изучить их химический состав или минералогическое строение.

В 1856 г. Конт снова утверждал, что химический состав звёзд навсегда останется невыясненным. Когда были проведены первые спектральные наблюдения, доказавшие, что Солнце и звёзды состоят из тех же химических элементов, которые известны на Земле?

5.28. Агнесса Кларк — английский историк астрономии (конец XIX в. — начало XX в.) писала:

Ещё не далее, как в середине XIX столетия, астрономия, гордая тесным союзом с математикой, смотрела с равнодушием на остальные науки; ей довольно было телескопа и вычислений. Теперь же материал для её выводов даёт и химик, и специалист по электричеству, и исследователь самых глубоких тайн теории света или молекулярного строения вещества. Астрономия озабочена тем, что скажет геолог, что откроет метеоролог или даже биолог; она должна прислушиваться ко всякой новой истине, взвешивать и стараться использовать всякое открытие в естественных науках. Её величавое одинокое положение сменилось на полное общение, на постоянную взаимопомощь с другими науками. Астроном стал физиком в широчайшем значении этого слова; а физик принуждён быть теперь немного и астрономом… Едва ли будет преувеличением сказать, что родилась новая наука.

Какая же?

5.29. Фридрих Вильгельм Бессель в 1844 году писал Гумбольдту:

Я держусь того мнения, что Процион и Сириус составляют каждый настоящую систему двойных звёзд, куда входят по одной видимой и одной невидимой звезде. Нет никакого основания предполагать, что способность испускать собственный свет представляет коренное, непременное свойство мировых тел. Тот факт, что мы видим бесчисленное множество ярко блистающих звёзд, не может ещё само по себе служить доводом для того, чтобы отрицать возможность существования бесчисленного множества тёмных, невидимых звёзд.

Подтвердилось ли предположение Бесселя, основанное на его наблюдениях собственного движения звёзд? Надо ли понимать под невидимыми звёздами чёрные дыры?

5.30. В «Истории математики» Монтюкла сказано:

Аристотель говорит, что Эмпедокл считал свет за беспрерывное истечение из светящих тел… [Оппоненты] говорили, что если свет Солнца состоит из истечения частичек из этого светила, то мы бы никогда не видели его на его истинном месте, потому что оно бы переместилось в промежуток времени, нужный частичке света для достижения до нашего глаза. Эмпедокл, не прибегая к мгновенности распространения света или к его необычайной скорости, говорил, что упомянутое возражение было бы справедливо, если бы самоё Солнце было бы в движении; но Земля, вертясь на своей оси, идёт навстречу лучу и видит светило в его продолжении.

О каком физическом эффекте интуитивно рассуждают здесь древние учёные? На какой угол смещается изображение Солнца в результате этого эффекта для земного наблюдателя?

5.31. Уильям Томсон (лорд Кельвин) (1824–1907), английский физик, один из основоположников термодинамики, так рассуждал о природе Солнца:

Либо признайте, что Солнце — тело чудесное, специально созданное для того, чтобы изливать свет и тепло вечно; либо нужно принять, что оно, как и всё другое, подчинено законам природы… Гораздо проще принять, что Солнце не может представлять исключение из общих законов природы; тогда для него, как и для всякого другого предмета природы, существует начало и конец того состояния, в каком мы видим его в настоящее время.

На какие принципы опирается У. Томсон в данном рассуждении?

5.32. Клавдий Птолемей писал в своей книге «Альмагест»:

Так как мы поставили себе цель объяснить для пяти блуждающих звёзд все наблюдаемые у них неравенства, как для Луны и Солнца, при помощи круговых равномерных движений, которые по природе свойственны божественному, чуждому беспорядка и неравномерности, то хотя и следует высоко ценить окончательное и правильное достижение этого как истинную цель математической теории в философии, но всё‑таки эта задача представляет очень большие трудности и как следует ещё не была решена никем из предшествующих.

О каких блуждающих звёздах говорит Птолемей? О каких неравенствах в их движении идёт речь? Почему движение небесных тел, по Птолемею, может быть только круговым и равномерным? Почему построение теории наблюдаемых движений планет многие рассматривают как научный подвиг Птолемея?

Меркурий движется при помощи всего семи кругов, Венера — при помощи пяти, Земля — при помощи трёх, Луна вокруг них — при помощи четырёх, наконец, Марс, Юпитер и Сатурн — при помощи пяти кругов каждый. Таким образом, для Вселенной будет достаточно 34 кругов, при помощи которых можно объяснить весь механизм мира…

Кому из выдающихся астрономов принадлежит это высказывание?

5.34. Римский политик, философ и писатель Сенека (3 до н. э. — 65 н. э.) писал:

Важно было исследовать, мир ли вращается вокруг Земли, которая остаётся неподвижной, или Земля вертится, тогда как мир стоит… Эта задача достойна наших размышлений, ибо мы должны знать, в каком состоянии мы находимся: обрекла ли судьба нашу Землю на вечный покой или же, наоборот, она одарила Землю быстрым движением; заставили ли боги все небесные тела двигаться вокруг нас или же мы сами около них вращаемся?

Почему вопросы, сформулированные Сенекой, представлялись ему столь важными?

5.35. Французский астроном и физик Ф. Араго (1786–1853) описывает опыты с маятником:

… его можно вывести из вертикального положения, им занимаемого, … вправо или влево, вперёд или назад, и потом предоставить самому себе. Такой прибор, будучи приведён в движение, качается около вертикала и, первоначально, в плоскости, в которой он был выведен из отвесного положения. Но должен ли он оставаться в этой первоначальной плоскости? Члены флорентийской академии del Cimento сделали над маятником множество наблюдений, из которых дознали, что упомянутая плоскость качаний изменяется. Директор флорентийского естественно — исторического музея нашёл в рукописях Вивиани, что все маятники… отклоняются от первоначальной вертикальной плоскости постоянно в одном направлении… [Из приведённого в книге Араго рисунка видно, что плоскость качания маятника поворачивается по часовой стрелке при наблюдении сверху]

Если его выписки и доказывают, что члены академии del Ciment o и знали перемещение плоскости качаний маятника, то они отнюдь не убеждают, что упомянутые академики обратили внимание на зависимость таких перемещений от вращательного движения Земли.

Какой учёный провёл подробные наблюдения за изменением плоскости колебаний маятника и дал им качественное объяснение? В чём оно состоит? Какой учёный показал зависимость этого явления от географической широты места проведения опыта?

5.36. Древнегреческий писатель Плутарх (ок. 46 — ок. 127) утверждал:

Земля не обладает неподвижностью и не занимает средины круговращения. Она сама обращается около огня. Её нельзя считать ни первой, ни самой важной частью вселенной.

Можно ли полностью согласиться с мнением древнего мыслителя?

5.37. В сочинении одного знаменитого учёного описана гипотеза другого известного учёного о строении Вселенной:

Он предположил, что звёзды и Солнце неподвижны; что Земля вращается вокруг Солнца по окружности, с Солнцем в центре, и что сфера неподвижных звёзд, расположенная вокруг того же самого центра, так велика, что окружность, по которой обращается Земля, находится в таком отношении к расстоянию неподвижных звёзд, как центр сферы относится к её поверхности.

Кому принадлежит изложенная идея? Из какого научного труда взята эта цитата?

5.38. В XIII веке испанский король Альфонс Х, знаток и покровитель астрономии, произнёс слова, за которые он был обвинён в ереси:

«Если бы при сотворении мира создатель спросил моего совета, то я предложил бы ему более простой план устройства Вселенной».

Про какую модель мира так резко высказался король Альфонс?

5.39. Георг Лихтенберг (1742–1799) — немецкий физик — экспериментатор, изобретатель ксерокопирования, известный также как литератор, особенно своими афоризмами. Вот один из них:

Пока Земля тихо стояла, безмолвствовала и астрономия…

Но как только появился человек, приказавший стоять Солнцу,

Астрономия быстро сдвинулась с места.

О чём идёт речь в аллегорическом высказывании Лихтенберга?

5.40. Коперник в своём труде «Малый комментарий» (ок. 1512 г.) писал:

Я взялся за задачу, которая выглядела весьма трудной и едва ли разрешимой, но оказалось, в конце концов, что её можно решить совершенно иными путями, чем можно было предполагать заранее. Нужно было только… взять за основу несколько принципов.

Вот принципы, положенные Коперником в основу своей теории:

1) круги, по которым движутся небесные тела, не являются концентрическими;

2) центр Земли не есть центр мира, а только центр лунной орбиты;

3) траектории всех небесных тел огибают Солнце;

4) сфера неподвижных звёзд находится так далеко, что размеры планетной системы по сравнению с ней пренебрежимо малы;

5) не Солнце движется вокруг Земли, а напротив — Земля вращается вокруг своей оси и обращается вокруг Солнца;

6) не сфера неподвижных звёзд обращается за 24 часа вокруг Земли, а Земля за это время совершает оборот вокруг своей оси;

7) планеты движутся не вокруг Земли, а вокруг Солнца; наблюдаемые движения планет есть результат их истинного движения вокруг Солнца, равно как и движения Земли вокруг Солнца.

Какие положения теории Коперника вполне справедливы, а какие являются лишь приближением к истине?

5.41. Николай Коперник писал:

Если кто‑либо сочтёт Землю движущейся, то он, конечно, скажет, что её движение естественное, а не вынужденное. Всё, что соответствует природе, производит противоположный эффект по сравнению с тем, что достигается вынужденно. Предметы, к которым приложена сила или вынуждающее действие, с необходимостью должны быть разрушены и не могут длительно существовать, в то время как созданные природой пребывают в согласии с ней и находятся в наилучшем расположении. Птолемей не имел оснований опасаться, что Земля и земные тела будут разрушены вращением, произведённым действием природы, весьма отличающимся от действий, вызванных искусством или промышленностью. Почему он не боялся ещё более быстрого движения мира, ведь небеса гораздо больше Земли?

Какое свойство физических систем здесь подмечено?

5.42. Н. Коперник писал:

… наконец, после многочисленных и продолжительных наблюдений обнаружил, что если с круговым движением Земли сравнить движения и остальных блуждающих светил и вычислить эти движения для периода обращения каждого светила, то получатся наблюдаемые у этих светил явления.

О каких наблюдаемых явлениях идёт речь? Какие кинематические особенности в движении планет, указанные Коперником, опровергаются современной наукой?

5.43. В анонимном предисловии к книге Коперника «О вращениях небесных сфер» её редактор, протестантский богослов Андреас Осиандер (1498–1552) пишет:

Всякому астроному свойственно на основании тщательных и искусных наблюдений составлять повествование о небесных движениях. Затем, поскольку он никаким образом не в состоянии исследовать истинные их причины или гипотезы, то может изобрести и разработать хоть какие‑нибудь гипотезы, при помощи которых можно было бы на основании принципов геометрии правильно вычислять эти движения как для будущего, так и для прошедшего времени. И то и другое же этот искусный автор выполнил в совершенстве. Ведь нет необходимости, чтобы эти гипотезы были верными, ни даже вероятными, но достаточно того одного, если бы они давали сходящийся с наблюдениями расчёт.

Согласны ли вы с такой оценкой труда Коперника?

5.44. В 1866 г. в развалинах древнего храма в дельте Нила была найдена плита, на которой египетскими иероглифами и по — гречески написано:

Чтобы времена года неизменно приходились, как должно по теперешнему порядку мира, и не случалось то, что некоторые из общественных праздников, которые приходятся на зиму, когда‑нибудь пришлись на лето, — так как звезда [Сириус] за каждые четыре года уходит на один день вперёд, — а другие, празднуемые летом, в будущее время не пришлись на зиму, как это бывало и как будет случаться, если год будет и впредь состоять из 360 и пяти добавочных дней, то отныне предписывается через каждые четыре года праздновать праздник богов Евергета после пяти добавочных дней перед Новым годом, чтобы всякий знал, что прежние недостатки в счислении времён года отныне счастливо исправлены царём Евергетом.

С какой известной календарной системой можно отождествить этот календарь, который пытались ввести в 238 году до н. э.? Под каким именем известен этот царь в истории? Почему данная календарная система не носит имени этого царя?

5.45. Обычно учёный, приступая к исследованию нового для себя предмета, изучает труды других учёных, работавших в этом же направлении. Известны ли свидетельства, что Н. Коперник знакомился с работами своих предшественников, стоявших на позициях гелиоцентризма?

5.46. М. В. Ломоносов писал о Н. Копернике в стихотворном произведении «Письмо о пользе стекла»:

Астроном весь свой век в бесплодном был труде,

Запутан циклами; пока восстал Коперник,

Презритель зависти и варварству соперник.

В средине всех планет он солнце положил,

Сугубое земли движение открыл.

Одним круг центра путь вседневный совершает,

Другим круг солнца год теченьем составляет,

Он циклы истинной Системой растерзал И правду точностью явлений доказал.

Действительно ли кинематика Солнечной системы по Копернику оказалась более простой по сравнению с системой Птолемея?

5.47. Противники Коперника и Галилея утверждали:

Если бы это светило [Венера] действительно обращалось вокруг Солнца и блистало отражённым светом, оно постоянно меняло бы свой вид. При одном положении мы видели бы всё освещённое полушарие, при другом — только часть. Иногда Венера казалась бы светлым кругом, иногда — полукругом, иногда — серпом; словом, мы наблюдали бы ту же смену фаз, как и у Луны. Отчего же мы не видим этих фаз Венеры?

Что ответил на это Галилей?

5.48. В 1616 г. собрание богословов — «подготовителей судебных дел святой инквизиции» — приняло решение об осуждении учения

Н. Коперника и запрещении его труда «О вращениях небесных сфер»:

Учение, что Солнце находится в центре мира и неподвижно, ложно и нелепо, еретично и противно священному писанию. Учение же, будто Земля не находится в центре мира и движется, обладая к тому же суточным вращением, ложно и нелепо с философской точки зрения, с богословской же по меньшей мере ошибочно.

Почему церковь отрицательно отреагировала на идеи Коперника только через семь десятилетий после выхода в свет его книги?

5.49. Отречение Галилея, произнесённое им в 1633 г. под угрозой пытки перед судилищем, организованным католической церковью:

Я, Галилео Галилей, сын покойного Винченцо Галилея из Флоренции, 70–ти лет, самолично поставленный перед судом, преклонив колена пред их эминенциями, досточтимыми генерал — инквизиторами против еретической злобы во всём христианском мире, имея перед глазами святое евангелие, коего касаюсь собственными руками, клянусь, что всегда веровал, ныне верую и с помощью божьей впредь веровать буду во всё, что святая католическая и апостольская римская церковь за истинное приемлет, что проповедует и чему учит. Но так как я — после того, как мне от сего судилища сообщено было повеление, чтобы совсем оставил ложное мнение, будто солнце есть центр мира и неподвижно, земля же не центр и движется [Прим.: здесь и далее выделено авторами книги.], и чтобы не смел держаться такого ложного мнения, не защищал его и не преподавал каким‑либо способом или писанием, и после того, как мне указано было, что учение то противно священному писанию, — написал и напечатал книгу, в которой излагаю это осуждённое уже учение и привожу с настойчивостью аргументы в его пользу, не давая опровержения оных, то подвергся посему суду, как сильно заподозренный в ереси, а именно, что держусь мнения и верю, будто солнце — центр мира и неподвижно, земля же движется. Желая изъять из умов наших зминенций и всякого христианина — католика сие сильное, справедливо возникшее против меня подозрение, я с чистым сердцем и верою не ложною отрекаюсь от упомянутых заблуждений и ересей, проклинаю их и отвращаюсь от них и вообще от всяких заблуждений и сект, противных сказанной святой церкви. Клянусь, что в будущем ни устно, ни письменно не выскажу чего‑либо способного возбудить против меня подобное подозрение. И если узнаю какого‑либо еретика или внушающего подозрение в ереси, не премину донести о нём священному судилищу или инквизитору и ординарию того места, где буду находиться.

Клянусь, кроме того, и обещаю все епитимьи, наложенные на меня, или кои будут наложены, с точностью исполнять и соблюдать. А если, сохрани боже, совершу что‑либо противное сим моим обещаниям, протестациям и клятвам, то подлежу всем наказаниям и казням, кои священными канонами и другими общими и частными постановлениями постановлены и обнародованы против такого рода нарушителей. Да поможет мне бог и святое его евангелие, коего касаюсь руками.

В удостоверение того, что я, Галилео Галилей, как выше приведено, отрёкся, обещал и обязал себя, я собственноручно подписалсей акт и от слова до слова прочёл его в Риме, в монастыре Минервы сего 22 июня 1633 года.

Можно ли, ознакомившись с вышеприведённым текстом «Отречения», считать, что Галилей действительно отказался от своих научных взглядов?

5.50. Иоганн Кеплер в письме своему учителю Михаэлю Мёстлину (1550–1631) от 16 февраля (по старому стилю) 1599 г. делится впечатлением о работах Тихо Браге:

Моё мнение о Тихо таково: он обладает несметными сокровищами, но он не знает, как их следует употреблять… Позже Кеплер продолжает эту тему в письме от 12 июля 1600 г. к своему покровителю, баварскому канцлеру Герварту фон Гогенбургу: Тихо владеет лучшими данными наблюдений, а значит, как будто и материалом для возведения нового здания, он имеет также рабочих и вообще всё, чего может пожелать для этого. Недостаёт ему лишь архитектора, который использовал бы всё это в соответствии с его же, Тихо, замыслом. Ибо, сколь ни счастливо предрасположение Тихо, и сколь ни искусен он в архитектонике, всё же разносторонность задач и то обстоятельство, что истина подчас бывает запрятана довольно глубоко, препятствует его успехам.

Что понимал Кеплер под «архитектоникой», и кто стал тем «архитектором», который успешно использовал материалы Тихо Браге?

5.51. Иоганн Кеплер писал:

Моё первое заблуждение было то, что орбита планеты есть совершенный круг, — вредное мнение, которое тем больше отняло у меня времени, что оно поддерживалось авторитетом всех философов, и как очевидное было приятно метафизикам.

Какие другие формы орбит рассматривались Кеплером в процессе работы над теорией движения планет?

5.52. Кеплер, как известно, составлял гороскопы. Но вот как он выразил своё отношение к классической астрологии:

Тот астролог, который предсказывает что‑нибудь исключительно по небу и не основывается на характере, душе, разуме, силе и внешности того человека, которому он предсказывает, идёт ложной дорогой и даёт совет наудачу.

Можно ли считать Кеплера астрологом?

5.53. В 1766 г. в переводе на немецкий язык книги известного французского естествоиспытателя Шарля Бонне (1720–1793) «Созерцание природы» был впервые сформулирован закон планетных расстояний:

Обратите внимание на расстояния между соседними планетами и вы увидите, что почти все они возрастают пропорционально радиусам самих орбит. Примите расстояние от Солнца до Сатурна за 100 единиц, тогда Меркурий окажется удалённым от Солнца на 4 таких единицы; Венера — на 4+3=7 таких единиц; Земля — на 4+6=10; Марс — на 4+12=16. Но смотрите, между Марсом и Юпитером происходит отклонение от этой, такой точной прогрессии. После Марса должно идти расстояние 4+24=28 единицам, на котором мы сейчас не видим ни планеты, ни спутника… После этого неизвестного нам расстояния получается орбита Юпитера на расстоянии 4+48=52 единицы, а дальше расстояние самого Сатурна 4+96=100 таких единиц. Какое удивительное соотношение!

Почему закон планетных расстояний был назван не именем автора процитированной книги, а в честь двух немецких учёных — Тициуса и Боде? Орбиты каких неизвестных объектов, по мнению Тициуса и Боде, располагались между орбитами Марса и Юпитера?

5.54. За полстолетия до Ньютона был учёный, близко подошедший к пониманию роли силы тяготения во Вселенной. Он утверждал, что «два отдельных тела стремятся друг к другу, как два магнита» и что «если бы Земля и Луна не удерживались в пространстве какой‑то силой, они упали бы одна на другую», а если бы «Земля перестала притягивать воду океана, то вся вода устремилась бы к Луне». Кто этот учёный?

5.55. Свою деятельность он характеризовал весьма скромно:

Не знаю, чем кажусь я миру. Но себе я представляюсь ребёнком, который играет на берегу моря и собирает гладкие камни и красивые раковины, меж тем как великий океан глубоко скрывает истину от глаз его…

Однако на его могильной плите современники написали:

… Впервые объяснил

Помощью своего математического метода Движение и формы планет,

Пути комет, приливы и отливы океана.

Он первый исследовал разнообразие световых лучей.

И проистекающие отсюда особенности цветов,

Которых до того времени никто даже не подозревал Прилежный, проницательный и верный истолкователь Природы…

Кто был этот учёный, и какой вклад в астрономию он внёс?

5.56. Прочитайте внимательно отрывок из произведения известного учёного:

Во — первых, все небесные тела производят притяжение к их центрам, притягивая не только свои части, как мы это наблюдали на Земле, но и другие небесные тела, находящиеся в сфере их действия. Таким образом, не только Солнце и Луна оказывает влияние на форму и движение Земли, а Земля — на Луну и Солнце, но также Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн влияют на движение Земли; в свою очередь притяжение Земли действует на движение каждой планеты. Второе предположение состоит в том, что всякое тело, получившее однажды простое прямолинейное движение, продолжает двигаться по прямой до тех пор, пока не отклонится в своём движении другой действующей силой и не будет вынуждено описывать круг, эллипс или иную сложную линию. Третье предположение заключается в том, что притягивающие силы действуют тем больше, чем ближе тело, на которое они действуют, к центру притяжения. Что касается степени этой силы, то я не мог ещё определить её на опыте; но во всяком случае, как только эта степень станет известной, она чрезвычайно облегчит астрономам задачу нахождения закона небесных движений, без неё же это невозможно…

Кому из учёных прошлого принадлежат эти догадки о гравитационном взаимодействии космических тел — Галилею, Гуку, Кеплеру, Копернику или Ньютону?

5.57. Известно высказывание французского математика, механика и астронома Жозефа Лагранжа (1736–1813) по поводу книги Галилея «Беседы и математические доказательства, касающиеся двух новых наук», в которой было дано обоснование динамики:

Открытие спутников Юпитера, фаз Венеры, солнечных пятен, и т. д., потребовали лишь наличия телескопа и известного трудолюбия, но нужен был необыкновенный гений, чтобы открыть законы природы в таких явлениях, которые всегда пребывали перед глазами, но объяснение которых тем не менее всегда ускользало от изысканий философов.

Согласны ли Вы с мнением Лагранжа по поводу открытий Галилея?

5.58. В учебнике астрономии И. Ф. Полака так сказано о задаче трёх тел:

Определение движения планеты под действием Солнца и только одной «возмущающей» планеты составляет математическую задачу необыкновенной трудности. Это так называемая задача трёх тел до сих пор ещё не решена в форме, пригодной для практических вычислений… Знаменитый математик Лагранж показал, что задача «трёх тел» может быть решена, если три притягивающие точки в начальный момент составляют равносторонний треугольник и имеют определённые скорости. Тогда они всё время будут сохранять одинаковое взаимное расположение; треугольник не изменит свою форму, он будет только поворачиваться (Полак, 1934, с. 154 и 225).

Имеет ли решение Лагранжа какое‑либо практическое значение?

5.59. Наилучшее время для изучения Меркурия наступает тогда, когда в астрономических альманахах указано: Меркурий невидим.

Как следует понимать это утверждение Персиваля Ловелла?

5.60. Вот наблюдение, сделанное Никола Лакайлем во время путешествия на мыс Доброй Надежды:

16 и 17 апреля 1751 года, находясь на море во время штиля, при чрезвычайно ясном небе, позволившем видеть Венеру на горизонте моря в виде звезды второй величины, я наблюдал свет сумерек, ограниченный дугой круга, совершенно правильною. Поверив свои часы по истинному времени при закате Солнца, я видел замкнутую дугу слитою с горизонтом и, по часу наблюдений, я вычислил, что Солнце находилось 16 числа на 16°38′, а 17 числа на 17°13′ под горизонтом.

Пользуясь наблюдениями Лакайля оцените высоту земной атмосферы способом, впервые предложенным Кеплером. Можно считать атмосферу однородной. Насколько полученный результат соответствует современным данным?

5.61. Вильям Гершель в 1783 г. утверждал:

«Сходство между Марсом и Землёй, быть может, наибольшее сравнительно со всеми другими членами Солнечной системы».

Придерживаются ли такого же взгляда современные астрономы?

5.62. Джованни Скиапарелли (1835–1910) писал:

Многие уже из самых ранних наблюдателей Марса замечали на краях его диска два светлых пятна белого цвета, кругловатой формы и переменной величины. В то время как тёмные пятна на диске Марса, вследствие вращения этой планеты вокруг её оси, быстро меняют своё место, упомянутые белые пятна остаются почти неподвижными…

Что представляют собой белые пятна на диске планеты? Почему они видны на краю диска? Из чего они состоят?

5.63. Иоганн Мёдлер (середина XIX века) заключил:

Наблюдения сделали в высшей степени вероятным, можно сказать даже, несомненным, что тёмные пятна, видимые на диске Марса, представляют собой пространства, более или менее залитые водою, тогда как светлые части диска — это массы материков или острова.

Докажите, что тёмные пятна на Марсе не могут быть водными пространствами.

5.64. Джованни Скиапарелли в конце XIX века писал:

Мы уже говорили о необыкновенных периодических наводнениях, которым подвергается северная полярная область Марса. Они повторяются при каждом новом обороте планеты около Солнца и вызываются таянием снегов. Наводнение захватывает значительное пространство, распространяясь по целой сети каналов.

В чём был не прав учёный?

5.65. Фред Уиппл, известный американский исследователь планет, в своей книге, изданной в 1941 году, пишет:

Мы не в состоянии обнаружить признаков разумной жизни на Марсе. Читатель может составить своё собственное мнение. Если он считает, что… разумные существа могли когда‑то развиться на Марсе, то ему остаётся только вообразить, что они продолжали существовать в течение бессчётного числа поколений в разреженной атмосфере, почти лишённой кислорода и воды, на планете, где ночи значительно холоднее наших арктических зим. Наличие разумной жизни на Марсе не невозможно, но совершенно не доказано (Уиппл, 1948, с. 228).

Изменилось ли мнение учёных относительно существования разумной жизни на Марсе за прошедшие более чем полвека?

5.66. В 1781 году В. Гершель наблюдал интересный небесный объект:

Во вторник 13 марта между 10 и 11 часами вечера, когда я изучал слабые звёзды в соседстве с η Близнецов, я заметил одну, которая выглядела большей, чем остальные. Удивлённый её необычным размером, я сравнил её с η Близнецов и небольшой звездой в квадрате между созвездиями Возничего и Близнецов и обнаружил, что она значительно больше любой из них. Я заподозрил, что это комета.

Угловой размер диска объекта в течение следующих недель возрастал, поэтому Гершель сделал вывод, что объект приближается к Земле. Какое астрономическое тело открыл Гершель? Почему он принял его за комету?

5.67. В одном из произведений Кеплера есть такие строки:

Хотя в Левании видны те же самые неподвижные звёзды, что и у нас, тем не менее, движения и размеры планет, там совершенно иные, и значит вся система астрономии должна быть отлична от нашей… Левания состоит из двух полушарий: одно обращено к Земле, другое — в противоположную сторону. С первого всегда видна Земля, со второго Землю увидеть невозможно… В Левании, как и у нас, происходит смена дней и ночей… Жителям Левании кажется, что она неподвижна, а звёзды вращаются вокруг неё, точно так Земля кажется нам неподвижной. Ночь и день вместе равны одному нашему месяцу.

О вымышленном или реальном космическом теле идёт речь в данном отрывке?

Проницательность есть способность путём догадки уловить существенные связи вещей в течение неощутимо малого времени… Наблюдая, что Луна всегда повёрнута освещённой стороной к Солнцу, вы вдруг осознаёте причину этого, догадываясь, что Луна светит отражённым солнечным светом.

(Аристотель).

Согласны ли вы, что научные, в том числе и астрономические, открытия делают только проницательные люди?

5.69. Леонардо да Винчи (1452–1519) утверждал в книге «Дневники и зарисовки»:

И если бы кто‑либо был на Луне, ему наша Земля… казалась бы столь далёкой Луной, как Луна и Солнце кажутся нам, и действовала бы на него так же, как Луна действует на нас.

Какой модели мира придерживался Леонардо: гео- или гелиоцентрической?

5.70. Какие доводы в пользу шарообразности Луны привёл Галилей в своей книге «Диалог о двух системах мира»?

5.71. Карл В. Гаусс (1777–1855), немецкий математик и астроном, так рассуждал о жизни на Луне:

Обитатели Луны, если они только существуют, должны быть совершенно иначе организованы, чем обитатели Земли; но отвергать в силу этого присутствие живых существ на Луне было бы необдуманно: у природы больше средств, чем воображает слабое человечество.

Какие научные идеи содержатся в приведённой цитате?

5.72. Джон Гершель, обсуждая отражательную способность лунной поверхности, отмечал (Гершель, 1861, с. 294):

Освещение Луны не ярче освещения скал из песчаника полным солнечным светом. Я часто сравнивал на мысе Доброй Надежды Луну при её захождении за отвесную Столовую гору, которую освещало Солнце, всходившее на противоположной стороне горизонта, и едва можно было заметить разницу в блеске между нею и скалою, казавшуюся с нею в соприкосновении.

Каково должно быть положение на небе Луны и Солнца, чтобы проведённое Гершелем сравнение давало точный результат?

5.73. Галилей писал в своём «Звёздном вестнике»:

Из наблюдений, неоднократно повторённых, мы пришли к заключению, что поверхность Луны не гладкая и не ровная и не в совершенстве сферическая, как полагал в отношении её великий легион философов, а напротив того, неровная, шероховатая, испещрённая углублениями и возвышенностями, наподобие поверхности Земли.

Почему Галилей опровергает мнение именно философов, а не астрономов? В какие фазы Луны скорее всего проводил наблюдения Галилей, учитывая, что он пришёл к приведённым выше выводам относительно поверхности Луны?

5.74. Александр Гумбольдт (1769–1859), немецкий естествоиспытатель, в своей знаменитой книге «Космос» высказал такое мнение:

Сравнивая, относительно их размеров, явления Луны с хорошо известными явлениями земными, нужно заметить, что большая часть валов и кольцеобразных гор Луны должны быть рассматриваемы как кратеры… извержений… но несравненно обширнее земных.

Действительно ли лунные кратеры есть результат вулканических извержений?

5.75. Астроном и известный популяризатор науки Камиль Фламмарион (1842–1925) в своей книге «Популярная астрономия» утверждал:

Обитатели обращённого к нам лунного полушария могут наслаждаться созерцанием величественного небесного светила, которого нельзя видеть с Земли. Диаметр его почти в четыре раза больше лунного диаметра, как он виден с Земли, поверхность же в 14 раз превышает величину лунного диска. Это светило — наша Земля, представляющая «луну для Луны». Оно обладает замечательною особенностью оставаться неподвижным на небе, когда все другие светила движутся… Обитатели средины обращённого к нам полушария постоянно видят нашу планету в их зените; по мере удаления от центра высота её уменьшается, и на самых краях этого полушария наш земной шар представляется в виде огромного диска, лежащего на высоких горах. А по ту сторону ограничивающего это полушарие круга нас не видно бывает никогда.

Наша Земля, это громадное светило на лунном небе, представляет селенитам такие же фазы, какие мы замечаем на нашей Луне, но только в обратном порядке… Независимо от фаз наш земной шар представляет Луне явления своего вращения около собственной оси в 24 часа или, лучше сказать, в 24 часа 48 минут…

Есть ли на Луне разумные существа? Только ли большие угловые размеры Земли на небе Луны определяют её яркость? Почему Земля, там, где она видна на небе Луны, имеет приблизительно постоянные горизонтальные координаты? Почему период вращения Земли для лунного наблюдателя составляет 24^h 48^m (а точнее, 24^h 50^m)?

5.76. Галилей в книге «Диалог о двух системах мира» так писал о природе Луны:

… я считаю её вещество чрезвычайно плотным и прочным, не меньше, чем земное; очень ясным доказательством этого является для меня то, что её поверхность по большей части неровна и состоит из многих возвышенностей и впадин, обнаруживаемых благодаря телескопу; их этих возвышенностей многие совершенно похожи на наши особенно крутые и скалистые горы; можно заметить, что некоторые из них расположены там в длинные хребты и тянутся на многие сотни миль; другие образуют более тесные группы, есть там также много отдельных и одиноких утёсов, очень крутых и обрывистых, но особенно часто наблюдаются там какие‑то очень высокие плотины (я пользуюсь этим словом, потому что не могу найти другого, более для этого подходящего); они замыкают и окружают равнины разной величины и образуют различные фигуры, по большей части круглые; большинство из них имеют посередине довольно высокую гору, и лишь немногие наполнены темноватым веществом, т. е. похожи на вещество больших пятен, которые видны невооружённым глазом; число же меньших и совсем маленьких чрезвычайно велико, и почти все они круглые.

Согласны ли вы с представлениями Галилея о природе Луны, полученными им на основании первых телескопических наблюдений?

5.77. Астронавт Нейл Армстронг, участник первой экспедиции на поверхность Луны (1969 г.), вспоминал:

В последние секунды спуска наш двигатель поднял значительное количество лунной пыли, которая с очень большой скоростью разлеталась радиально, почти параллельно поверхности Луны. На Земле пыль обычно висит в воздухе и оседает очень медленно. Поскольку на Луне нет атмосферы, лунная пыль летит по плоской и низкой траектории, оставляя позади себя чистое пространство.

Почему на Земле поднятая пыль висит в воздухе? Почему поднятая струями газа от работающего двигателя пыль на Луне разлеталась с очень большой скоростью? Почему частицы пыли летели почти параллельно поверхности Луны?

5.78. Нейл Армстронг рассказывал о передвижении американских астронавтов по поверхности Луны:

Были использованы три способа движения вперёд: хождение, подскоки при ходьбе и бег вприпрыжку. Хождение использовалось для обычных операций около лунной кабины и для переноски грузов. Скорость хождения не превышала полуметра в секунду. При бо’льших скоростях космонавт, делая шаг, как бы взлетал вверх. При беге вприпрыжку он обеими ногами одновременно отталкивался от поверхности. Последний способ оказался наиболее эффективным при передвижении на большие расстояния, так как достигалась скорость 1–1,5 метра в секунду, а на отдельных участках до 2,0 метра в секунду.

Почему передвижение по Луне посредством обычной ходьбы оказывалось столь медленным? Почему передвижение путём прыжков дало наибольшую скорость?

5.79. За 150 лет до открытия в 1877 г. Асафом Холлом спутников Марса в одной знаменитой книге было написано, что с помощью небольших, но весьма совершенных телескопов астрономы «открыли две маленькие звезды или спутника, обращающихся вокруг Марса, из которых ближайший к Марсу удалён от центра этой планеты на расстояние, равное трём её диаметрам, а более удалённый — находится на расстоянии пяти такихже диаметров. Первый совершает своё обращение в течение десяти часов, а второй — в течение двадцати одного с половиной часа…». Движение этих спутников удовлетворяет третьему закону Кеплера.

В каком произведении содержатся сведения о спутниках Марса, опубликованные задолго до их открытия, и какова точность этого прогноза?

5.80. Кеплер в письме Галилею признавался:

Я настолько далёк от сомнений по поводу открытия четырёх окружающих Юпитер планет, что страстно желаю иметь телескоп, чтобы по возможности опередить вас в открытии двух обращающихся вокруг Марса…, шести или восьми вокруг Сатурна и, вероятно, по одному возле Меркурия и Венеры.

На чём основывались прогнозы Кеплера о существовании такого количества спутников у планет?

5.81. Известный популяризатор астрономии конца XIX века Агнесса Кларк утверждала:

Наблюдателю, помещённому на Марсе, ближайший спутник доставляет странное зрелище: он как будто изъят из общего суточного движения небосклона, встаёт на западе, заходит на востоке, кульминирует на юге два, иногда три раза в сутки.

Покажется ли странным современному наблюдателю на Земле видимое движение небесного объекта, имитирующее поведение Фобоса на небе Марса?

5.82. На клинописных табличках Ассирийской царской библиотеки (VII в. до н. э.) была обнаружена следующая запись астрономического характера:

Если Луна затмится, вам следует точно отметить месяц, день, час ночи, ветер, движение и расположение звёзд, среди которых произойдёт затмение.

Умели ли в Ассирии предсказывать лунные затмения? Зачем наблюдателю нужно было фиксировать такое количество астрономических и даже метеорологических параметров?

5.83. В китайских государственных летописях упоминается о солнечном затмении 22 октября 2137 года до нашей эры, которое не было предсказано придворными астрономами:

Господа Хи и Хо забыли о добродетели, предались непомерному пьянству, запустили свои обязанности и оказались ниже своего ранга. Они впервые нарушили счёт времени по светилам. В последний осенний месяц, в первый его день Солнце и Луна, вопреки вычислениям, сошлись в созвездии «Фанг». Слепых известил барабан; бережливые люди были охвачены смятением; народ бежал. А господа Хи и Хо находились при своей должности; они ничего не слышали и ничего не знали.

Эта история закончилась тем, что за халатное отношение к своим обязанностям астрономы Хи и Хо были казнены. Только ли из‑за своей нерадивости китайские астрономы в то далёкое время не смогли предсказать солнечное затмение?

5.84. Рассуждения Э. Галлея о наблюдавшемся им полном солнечном затмении 3 мая 1715 года:

За несколько секунд до совершенного исчезновения Солнца, увидели вокруг Луны светлое кольцо, имевшее ширину в 1/12 и может быть даже в 1/10 лунного диаметра. Цвет кольца был бледно — белый или жемчужный и показался мне слегка отливающим радужными цветами. Центр кольца, казалось мне, совпадал с центром Луны, из чего я заключил, что этим кольцом была лунная атмосфера. Но так как высота этой атмосферы значительно превосходила бы высоту земной, и к тому же некоторые наблюдатели заметили, что ширина кольца увеличивалась к западу от Луны, по мере приближения момента выступления; то я представляю мой вывод с неполным доверием. Я даже должен признаться, что не обратил на этот вопрос всего нужного внимания.

Что же на самом деле обнаружил Галлей?

5.85. Для наблюдения солнечных затмений астрономы часто выезжают в экспедиции, которые не всегда бывают успешными по причине плохой погоды. Тем не менее, даже в таких условиях астрономы стараются сделать полезные для науки наблюдения. Американский астрофизик Чарлз Юнг (1834–1908) пишет в своей книге «Солнце»:

В августе 1887 года автор имел несчастье занимать станцию в 190 км к северо — востоку от Москвы. Небо было сплошь покрыто облаками, а дождь шёл в течение большей части затмения. В средине затмения мрак был едва ли больше, нежели при тяжёлой дождевой туче. Момент, когда началась полная фаза, не мог быть вообще определён сколько‑нибудь точно. А её конец был отмечен с неточностью в несколько секунд. Всё время можно было читать мелкий шрифт (Юнг, 1914, с. 235).

Почему освещённость на Земле даже во время полной фазы солнечного затмения оставалось достаточно высокой?

5.86. Во время полного солнечного затмения 1870 года основоположнику солнечной спектроскопии Ч. Юнгу удалось сделать замечательное наблюдение:

Если установить спектроскоп таким образом, чтобы его щель была касательною к изображению солнца в точке соприкосновения [с лунным диском], то можно наблюдать очень красивое явление. По мере того, как Луна подвигается вперёд, остающийся серп солнечного диска становится всё гуже и гуже. В то же время тёмные линии спектра по большей части не обнаруживают чувствительного изменения, хотя и становятся несколько более напряжёнными. Между тем немногие линии начинают блекнуть. А некоторые за одну или две минуты до полной фазы затмения становятся даже слабо блестящими. Но вот солнце скрылось. Тот час же по всей длине спектра, в красном, зелёном, фиолетовом, почти внезапно сверкнут сотни и тысячи ярких линий. Они появляются так же мгновенно, как искры взорвавшейся ракеты, и так же быстро исчезают, так как всё явление заканчивается в какие‑нибудь две или три секунды (Юнг, 1914, с. 72).

Объясните наблюдение Юнга.

5.87. Во время кольцеобразного затмения Солнца 15 мая 1836 года английский астроном наблюдал и впервые описал интересное явление:

Когда между остриями серпа Солнца оставалось не более 40°, внезапно, кругом того края Луны, который вот — вот должен был вступить и вырисоваться на диске Солнца, появился ряд светящихся точек, похожих на нитку ярких бус или чёток, неравных между собой по величине и насаженных на неравных расстояниях. Появление этих чёток было так быстро, что получилось впечатление, точно они вспыхнули, были подожжены какой‑то пороховой ниткой. Между тем Луна понемногу передвигалась далее по диску Солнца, и вот, тёмные промежутки между чётками вытянулись в длинные чёрные, широкие линии, которые соединяли края дисков Солнца и Луны. В начале, при своём образовании, эти тёмные промежутки имели совершенно вид высоких гор на Луне, а потом эти горы точно не могли оторваться от края Солнца. Вдруг чёрные нити лопнули все разом, края дисков Солнца и Луны в этом месте сделались такими же вполне гладкими и круглыми, как и по всему ободку, а Луна оказалась уже значительно подвинувшейся на диске Солнца.

Как называется описанное явление? Кто автор открытия? Какова причина этого явления?

5.88. Чарлз Юнг приводит свидетельства наблюдателей солнечных затмений:

Капитан Станниан в отчёте о затмении 1706 года, которое он наблюдал в Берне, замечает, что до выхода Солнца из тени в течение шести или семи секунд на западном крае была видна светящаяся полоса кроваво — красного цвета. Галлей и Лувилль наблюдали то же самое в 1715 году. Галлей говорит, что за две или за три секунды до выхода Солнца из тени длинная и очень узкая полоса мрачного, резко красного цвета… окрасила тёмный западный край Луны в том месте, где начинало показываться Солнце. (Юнг, 1914, с. 185.)

Какое явление описывают эти наблюдатели? Почему цвет полосы красный?

5.89. В книге Ч. Юнга «Солнце» описано первое зафиксированное наблюдение «выступов» над краем солнечного диска, сделанное шведским астрономом Вассениусом:

Во время полного затмения 1733 года он заметил три или четыре небольших розоватых облака. Они были совершенно отделены от лунного края и, как предполагал Вассениус, плавали в лунной атмосфере. В то время это было самым естественным объяснением явления. Ведь тогда не было ещё доказано отсутствие атмосферы на Луне.

Далее Юнг пишет:

Испанский адмирал Дон Уллоа в своём отчёте о затмении 1778 года описывает блестевшую красным светом точку, которая появилась на западном краю Луны за 1¼ минуты до появления Солнца. Первоначально небольшая и слабая, точка эта делалась всё ярче и ярче. Наконец, она погасла, когда вновь появился солнечный свет. Дон Уллоа предположил, что причиной этого явления послужило отверстие или щель в луне.

Что в действительности видели упомянутые наблюдатели?

5.90. Популяризатор астрономии начала XX века Герман Клейн красочно описывает начало полного лунного затмения:

На краю серебристого диска появляется тёмная закруглённая выемка. Она растёт, надвигается… и, наконец, в виде густой тени затягивает всю поверхность Луны. Затмение может продолжаться около двух часов. Сначала тень кажется серовато — чёрной, но когда она распространится по всему диску, появляется красноватый оттенок.

Поясните последнюю фразу в приведённой цитате.

Им суждено раствориться и рассеяться по всей Вселенной.

Каким небесным объектам И. Ньютон предсказал такую судьбу?

5.92. Много веков большинство астрономов вслед за Аристотелем считали кометы атмосферными испарениями, воспламеняющимися в виде огненных факелов. Однако другой крупный учёный древности отстаивал представление о кометах как космических телах:

Комета имеет собственное место между небесными телами…, она описывает свой путь и не гаснет, а только удаляется. Не будем удивляться, что законы движения комет ещё не разгаданы; … придёт время, когда упорный труд откроет нам скрытую сейчас правду… Только после долгого ряда поколений постигнут то, что мы не знаем. Придёт время, когда потомки будут удивляться нашему незнанию простых, ясных и естественных истин.

Кто был этот учёный, и в какую эпоху были сказаны его мудрые слова?

5.93. Поэт писал:

Нет, природа их создала вместе с теми звёздами,

Что сияют для нас вечным светом с тверди небесной.

Только их [кометы] привлекает к себе мощный Гелиос знойный:

То погружает он в море лучей своих эти светила,

То отпускает их вновь, как Меркурия или Венеру.

В какие исторические времена могли быть написаны эти стихи?

5.94. Исаак Ньютон, наблюдая за яркой кометой 1680 года, пришёл к следующему выводу об эволюции хвоста кометы при её приближении к Солнцу:

Приближаясь к Солнцу, вещество головы кометы постепенно нагревается и начинает испаряться в эфирную среду, заполняющую межпланетное пространство, которая таким образом и сама нагревается. От нагревания межпланетный эфир становится разреженным и движется по направлению от Солнца, увлекая за собой кометные испарения, подобно тому как горящий воздух, поднимаясь из печных труб, увлекает за собой частицы топлива и пара. С механической точки зрения кометные испарения отталкиваются от Солнца и движутся, сохраняя орбитальную скорость кометы.

С какими предположениями Ньютона нельзя согласиться? Что за силы отталкивания действуют на частицы хвоста кометы?

5.95. Популяризатор астрономии Агнесса Кларк так — весьма образно — написала о предсказании Э. Галлеем очередного появления кометы, носящей теперь его имя:

Комета Галлея корректно появилась вновь на святках 1758 года, достигла перигелия 12 марта следующего года и тем бесповоротно доказала, что по крайней мере некоторые из этих кочующих светил приручены в нашей солнечной системе, и, если они не соблюдают строго всех неписаных обычаев и приличий, то всё же повинуются коренным законам системы. Словом, было доказано самым неопровержимым изо всех доводов — доводом оправдавшегося вычисления, — что движение комет может быть определено и предсказано вперёд.

Каким законам подчиняются кометы? Почему, по мнению автора цитаты, «приручены» не все кометы? Какие «вольности» наблюдаются в движении и облике комет?

5.96. Василий Яковлевич Струве в своей работе, посвящённой прохождению кометы Галлея в 1835 г., утверждал:

По — видимому, самые блестящие [т. е. яркие] кометы суть те, которые возвращаются к Солнцу через огромные промежутки времени, или те, которые от времени до времени появляются совершенно неожиданно.

Почему?

5.97. Фламмарион в «Живописной астрономии» так описывает комету 1843 года:

Комета прошла всего только в расстоянии 116 тысяч вёрст от раскалённой поверхности дневного светила, проникнув по всей вероятности чрез его водородную атмосферу, существование которой открыли нам полные солнечные затмения. От поверхности до поверхности было не более 50 тысяч вёрст. Но мы видели выше, что солнечный горн выбрасывает из себя такие огненные струи, многие из которых достигают 300 тысяч вёрст в высоту. Каким образом эта неосторожная небесная бабочка не обожглась, не сгорела дотла в этом пламени, невообразимый жар которого достигает многих сотен тысяч градусов и которое вместе со страшным могуществом солнечного притяжения должно было растерзать, испепелить, уничтожить эту несчастную искательницу приключений? … А между тем эта странная посетительница наша вышла отсюда здравой и невредимой, и в величественном движении её не произошло никакого расстройства…

При своём невообразимо быстром полёте комета употребила только два часа — от 9½ до 11½ — чтобы обогнуть всё солнечное полушарие, обращённое к её перигелию… Комета летела в это время с быстротой 516 вёрст в секунду (это самая большая скорость движущегося тела, которую до сих пор нам удалось измерить во всей вселенной). Сзади неё относительно Солнца тянулся громадный хвост в 300 миллионов вёрст длины, т. е. больше чем вдвое превышавший расстояние Земли от Солнца.

К задаче 5.97. Прохождение кометы 1843 г. вблизи Солнца 27 февраля. Вдоль траектории указано среднее парижское время.

Наблюдались ли когда‑либо другие подобные кометы, в перигелии проходящие близ поверхности Солнца?

5.98. Флетчер Ватсон в книге «Между планетами» пишет о первых фотометрических наблюдениях астероидов:

Наблюдая Эрос в 1900 году, Оппольцер был удивлён, обнаружив, что его блеск сильно меняется. За 79 минут он ослаб на 1,5 звёздные величины. В течение следующего часа его блеск возрос до прежнего значения, но затем снова стал убывать. Полный период, охватывающий два максимума и два минимума, составил всего лишь 5 час. 16 мин. Это необычное поведение привлекло к себе особое внимание, причём удивление вскоре возросло, когда большие колебания постепенно начали замирать и через несколько месяцев вовсе исчезли.

Объясните причину изменения блеска астероида Эрос.

5.99. И. Кеплер утверждал:

Только Марс предоставляет нам возможность проникнуть в тайны астрономии, которые иначе оставались бы навсегда скрытыми от нас.

Почему именно Марсу выпала такая важная роль?

5.100. Альберт Эйнштейн поставил перед наукой великую задачу:

Если говорить честно… мы хотим не только знать, как устроена природа (и как происходят природные явления), но по возможности достичь цели, может быть утопической и дерзкой на вид — узнать, почему природа является такой, а не иной.

Решена ли задача, поставленная Эйнштейном?