Чтение онлайн

Странное явление — совпадения узлов экватора Луны с узлами её орбиты — является ещё одним следствием земного притяжения. Это впервые показал Лагранж с помощью прекрасного анализа, который привёл его к полному объяснению всех наблюдённых движений лунного сфероида. Плоскости экватора и лунной орбиты и плоскость, проведённая через её центр параллельно эклиптике, всегда имеют почти одно и то же пересечение. Я обнаружил, что вековые движения эклиптики не изменяют ни совпадение узлов этих трёх плоскостей, ни их средней наклонности, которую земное притяжение постоянно поддерживает неизменной.

Заметим здесь, что указанные явления не могли бы иметь места, если принять, что Луна, изначально жидкая и образованная из слоёв произвольной плотности, приняла затем фигуру, соответствующую их равновесию. Эти явления указывают на гораздо большие разности в величине осей лунного сфероида, чем те, которые следуют из этой гипотезы. Высокие горы, наблюдаемые на поверхности Луны, несомненно, имеют очень заметное влияние на эти явления, тем более, что сжатие Луны невелико и масса её незначительна.

Когда природа подчиняет средние небесные движения определённым условиям, они всегда сопровождаются колебаниями, величина которых произвольна. Так, равенство средних движений вращения и обращения Луны сопровождается истинной либрацией этого спутника. Подобно этому, совпадение средних узлов лунного экватора и её орбиты сопровождается либрацией узлов этого экватора около узлов орбиты, либрацией очень маленькой, поскольку она до сих пор ускользала от наблюдений. Мы уже видели, что истинная либрация большой оси Луны незаметна, а в главе VI было указано, что либрация первых трёх спутников Юпитера также не была обнаружена. Замечательно, что эти либрации, величина которых произвольна и могла бы быть значительной, тем не менее очень малы; это можно приписать тем же причинам, которые вначале установили условия, от которых эти либрации зависят. Но относительно произвольных величин, связанных с первоначальным движением вращения небесных тел, естественно думать, что без притяжения со стороны, все их части из-за трения и сопротивления, которые они противопоставляют своим взаимным движениям, с течением времени пришли бы в состояние равновесия, которое может существовать только при равномерном движении вокруг неизменной оси, так что наблюдения не должны отмечать в этом движении ничего, кроме неравенств, вызванных этими посторонними притяжениями. Как мы убедились из самых точных наблюдений, это имеет место для Земли. Тот же вывод распространяется на Луну и, вероятно, на все небесные тела.

Если Луна встречалась с какими-либо кометами (что, по теории вероятностей, должно было случиться в безграничности времён), их массы должны были быть чрезвычайно малыми, так как удар кометы, равной 1/100000 доле Земли, был бы достаточен, чтобы сделать заметной истинную либрацию этого спутника, которая, однако, не была обнаружена наблюдениями. Это рассуждение, вместе с тем, которое мы привели в главе IV, должно успокоить астрономов, опасающихся, что элементы их таблиц могут быть изменены действием комет.

Равенство движений вращения и обращения Луны даёт астрономам, которые хотят описать её поверхность, универсальный меридиан, данный самой природой и легко находимый во все времена, — преимущество, которого не имеет география при описании Земли. Этот меридиан проходит через полюсы Луны и конец её большой оси, всегда почти точно направленной к нам. Хотя этот конец оси никак не отмечен на поверхности Луны, его положение в любой момент может быть определено, если учесть, что оно совпадает с линией средних узлов лунной орбиты, когда она сама совпадает со средним местом Луны.

Положение главных пятен на её поверхности было таким способом определено так же точно, как и положения многих достопримечательных мест на Земле.

Глава XVI О СОБСТВЕННЫХ ДВИЖЕНИЯХ ЗВЕЗД

После того как мы рассмотрели движения тел солнечной системы, нам остаётся рассмотреть движения звёзд, которые, по закону всемирного тяготения, все должны притягиваться друг к кругу и описывать гигантские орбиты. Наблюдения уже позволили обнаружить эти огромные движения, вероятно частично являющиеся отражением поступательного движения солнечной системы, которое, по законам оптики, мы переносим в противоположном направлении на звёзды. Если рассматривать большое число звёзд, их истинные движения, происходящие во всех направлениях, должны исключаться из выражения движения Солнца, выведенного по совокупности их наблюдённых собственных движений. Именно таким путём узнали, что солнечная система и всё, что её окружает, движется к созвездию Геркулеса со скоростью, по меньшей мере, равной скорости движения Земли по своей орбите. Но очень точные и многочисленные наблюдения, сделанные с интервалом в один—два века, точно определят эту важную точку системы мира.45

Помимо этих больших движений Солнца и звёзд, наблюдаются ещё особые движения в двойных звёздах. Так называют две очень близко расположенные звезды, которые в телескоп с незначительным увеличением кажутся одной звездой. Их кажущаяся близость может быть вызвана тем, что они находятся очень близко на одном луче зрения. Но такое расположение уже является указанием на их возможную действительную близость, и если, кроме того, они имеют значительные собственные движения, очень мало разнящиеся по прямому восхождению и по склонению, то становится чрезвычайно вероятным, что они образуют систему из двух очень близко расположенных тел и что малая разность их собственных движений вызвана вращательным движением каждой из них вокруг их общего центра тяжести. Без этого одновременное существование этих трёх условий: видимой близости двух звёзд и приблизительного равенства их собственных движений как по прямому восхождению, так и по склонению, было бы совершенно невероятно.

61 Лебедя и её спутник сочетают эти три условия замечательным образом: расстояние, разделяющее их, всего 6cc [2"], их годичные собственные движения со времён Брадлея и до наших дней равны 15.сс75 [0.s34] и 16.сс03 [0.s35] по прямому восхождению и 10.сс24 [3."32] и 9.сс56 [З."10] — по склонению. Поэтому чрезвычайно вероятно, что эти две звезды очень близки между собою и что они обращаются вокруг их общего центра тяжести с периодом в несколько веков.46 Несколько других двойных звёзд представляют подобные же явления. Если удастся узнать параллаксы некоторых из этих звёзд, то по времени обращения одной вокруг другой двух звёзд, образующих двойную звезду, можно будет получить сумму их масс, отнесённую к массе Солнца.

Картина неба открывает нам многие группы ярких звёзд, сосредоточенных в небольшом пространстве. Таковы, например, Плеяды. Подобное расположение с большой вероятностью указывает на то, что звёзды каждой группы очень близки между собой по сравнению с расстоянием, отделяющим их от других звёзд, и что вокруг их общего центра тяжести они имеют движения, узнать которые позволят последующие века.

Глава XVII РАЗМЫШЛЕНИЯ О ЗАКОНЕ ВСЕМИРНОГО ТЯГОТЕНИЯ

Рассматривая совокупность явлений солнечной системы, их можно распределить на три следующих класса: первый охватывает движения центров тяжести небесных тел вокруг центров главных сил, побуждающих их к движению; второй включает всё, что относится к фигуре и к колебаниям покрывающего их флюида; наконец, к третьему классу относятся движения этих тел вокруг их центров тяжести. В этом порядке мы и рассматривали все эти явления и видели, что они являются необходимым следствием принципа всемирного тяготения. Этот принцип позволил узнать большое число неравенств, которые было бы почти невозможно выделить из наблюдений. Он дал способ подчинить небесные движения надёжным и точным законам. Астрономические таблицы, целиком основанные на законе тяготения, заимствуют теперь из наблюдений только произвольные элементы, которые нельзя узнать иначе; и не следует надеяться ещё улучшить эти таблицы иным способом, кроме совершенствования точности как наблюдений, так и теории.

Движение Земли благодаря простоте, с которой оно объясняет небесные явления, было признано астрономами и получило новое подтверждение из принципа тяготения, который поднял его на высшую ступень очевидности, достижимую физическими науками. Достоверность теории можно увеличивать, либо уменьшая число гипотез, на которые она опирается, либо увеличивая число явлений, которые она объясняет. Принцип тяготения дал теории движения Земли оба этих достоинства. Поскольку это движение является его необходимым следствием, оно не добавляет никаких новых предположений к этой теории; но чтобы объяснить движение светил, Коперник приписывал Земле три различных движения: одно — вокруг Солнца, второе — вращение вокруг себя самой и, наконец, третье — движение её полюсов вокруг полюсов эклиптики. В соответствии с принципом тяготения, все эти движения зависят от одного движения, сообщённого Земле в направлении, не проходящем через её центр тяжести. В силу этого движения она вращается вокруг Солнца и самой себя, приняла фигуру, сплюснутую у полюсов, и действие Солнца и Луны на эту фигуру заставляет ось Земли медленно двигаться вокруг полюсов эклиптики. Открытие этого принципа сократило до самого малого возможного числа предположения, на которых Коперник обосновал свою теорию. Этот принцип имеет то достоинство, что он связывает теорию со всеми астрономическими явлениями. Без него эллиптичность планетных орбит, законы, которым следуют планеты и кометы в своих движениях вокруг Солнца, их вековые и периодические неравенства, многочисленные неравенства Луны и спутников Юпитера, предварение равноденствий, нутация земной оси, движение лунной оси, наконец, морские приливы и отливы были бы лишь не связанными между собой результатами наблюдений. И что действительно достойно восхищения, все эти явления, которые кажутся с первого взгляда столь разрозненными, вытекают из общего закона, который связывает их с движением Земли так, что, однажды приняв это движение, мы путём геометрических рассуждений приходим ко всем этим явлениям. Поэтому каждое из них даёт доказательство его существования; и если учесть, что теперь нет ни одного явления, которое не было бы приведено к закону тяготения, и что этим законом определяются с наибольшей точностью положения небесных тел, в каждое мгновение и на всех их путях, то можно не опасаться, что он будет опровергнут каким-нибудь до сих пор не наблюдённым явлением. Наконец, его подтверждает то, что планета Уран и её спутники, а также четыре недавно открытые малые планеты подчиняются ему. Невозможно отвергать совокупность этих доказательств и не согласиться с тем, что ничто не доказано лучше в натуральной философии, чем движение Земли и принцип всемирного тяготения, пропорционального массам и обратно пропорционального квадратам расстояний.

Исключительная трудность проблем, относящихся к системе мира, заставляет прибегать к приближениям, которые всегда оставляют опасения, что пренебрежённые величины окажут на их результаты заметное влияние. Когда наблюдения наводили геометров на мысль, что это влияние имеет место, они возвращались к своему анализу. Исправляя его, они всегда находили причину наблюдённых аномалий. Они определяли законы и часто, открывая неравенства, опережали наблюдения, которые их ещё не указывали. Теории Луны, Сатурна, Юпитера и его спутников дают, как мы видели, много примеров такого рода. Поэтому можно сказать, что сама природа содействовала улучшению астрономических теорий, созданных исходя из принципа всемирного тяготения. По моему мнению, это одно из самых сильных доказательств истинности этого удивительного принципа.