Чтение онлайн

Круглая форма земной тени при лунных затмениях привела первых астрономов к мысли о почти сферической фигуре Земли. В дальнейшем мы увидим, что усовершенствованная теория Луны дала, может быть, самый точный способ определения сжатия Земли.

Соединения Солнца и Луны, когда она располагается между Солнцем и Землёй и закрывает от нас солнечный свет, доставляют единственную возможность наблюдать солнечные затмения. Хотя Луна несравненно меньше Солнца, она находится достаточно близко от Земли, чтобы её видимый диаметр мало отличался от солнечного. Вследствие изменения этих диаметров случается даже, что они попеременно превосходят один другого. Представим себе, что центры Солнца и Луны находятся на одной прямой с глазом наблюдателя и он видит затмение Солнца. Если видимый диаметр Луны превосходит солнечный, затмение будет полным, но если он меньше солнечного, наблюдатель увидит светящееся кольцо, образованное той частью Солнца, которая не перекрывается диском Луны, и в этом случае затмение будет кольцеобразным. Если, наконец, центр Луны не находится на прямой, соединяющей глаз наблюдателя и центр Солнца, Луна сможет затмить только часть солнечного диска, и затмение будет частным. Итак, вариации расстояний Солнца и Луны от центра Земли и расстояний Луны от узлов её орбиты в момент соединений приводят к очень большому разнообразию солнечных затмений. К этому прибавляется ещё возвышение Луны над горизонтом, которое изменяет её видимый диаметр и вследствие влияния лунного параллакса может увеличить или уменьшить видимое расстояние центров Солнца и Луны так, что один из двух удалённых друг от друга наблюдателей может видеть солнечное затмение, которое не увидит другой. В этом солнечные затмения отличаются от лунных, которые одинаковы для всех точек Земли, где это светило находится над горизонтом.

Часто можно видеть, как тень, падающая от тучи, уносимой ветром, быстро пробегая по холмам и равнинам, закрывает от настигнутых ею зрителей вид Солнца, которым наслаждаются находящиеся вне её пределов. Это точный образ полного солнечного затмения, во время которого вокруг лунного диска заметна корона из слабого света, представляющая собой, вероятно, атмосферу Солнца, так как по своей протяжённости она не может соответствовать лунной атмосфере, поскольку последняя, как в этом убедились по затмениям Солнца и звёзд, почти неощутима.

Атмосфера, которую можно представить себе вокруг Луны, отклоняет световые лучи к её центру, и если, как это должно быть, атмосферные слои становятся более разреженными с высотой, эти лучи, проникая в неё, отклоняются всё больше и больше и образуют кривую, вогнутую к лунной поверхности. Поэтому наблюдатель, находящийся на Луне, перестал бы видеть светило, только спустившись ниже своего горизонта на угол, называемый горизонтальной рефракцией. Лучи, излучаемые этим светилом, видимым на горизонте, коснувшись поверхности Луны, продолжают свой путь, описывая кривую, похожую на ту, по которой они пришли. Следовательно, второй наблюдатель, расположенный относительно светила позади Луны, всё же увидел бы его вследствие отклонения луча в лунной атмосфере. Диаметр Луны из-за рефракции в её атмосфере заметно не увеличивается; звезда затмевается этим светилом несколько позже, чем она затмилась бы при отсутствии атмосферы. По этой же причине она раньше выходит из затмения. Таким образом, лунная атмосфера оказывает влияние главным образом на продолжительность затмений Солнца и звёзд Луной. Однако точные и многократные наблюдения позволили лишь едва заподозрить это влияние, и было установлено, что на поверхности Луны горизонтальная рефракция не превышает 5cc [1"6]. На Земле эта рефракция, по крайней мере, в тысячу раз больше. Таким образом, лунная атмосфера, если она существует, обладает исключительной разреженностью, превосходящей достигаемую нами с помощью лучших пневматических насосов. Отсюда мы должны сделать вывод, что никакие из земных животных не могли бы дышать и жить на Луне и что если она всё же обитаема, то только животными совсем другого рода. Имеется основание думать, что на поверхности Луны всё твёрдое, так как в большие телескопы она представляется безводным телом, на котором, как полагают, замечена деятельность вулканов и даже их извержения.

Бугер экспериментально нашёл, что свет полной Луны приблизительно в триста тысяч раз слабее солнечного. Этим объясняется, почему лунный свет, собранный в фокусе самых больших зеркал, не производит сколько-нибудь заметного действия на термометр.

Можно различить, особенно вблизи новолуния, ту часть лунного диска, которая не освещена Солнцем. Эта слабая освещённость, которую называют пепельным светом, по крайней мере, в большей своей части вызвана светом, отражающимся на Луну освещённой земной полусферой. Это подтверждается тем, что пепельный свет становится заметнее около новолуния, когда самая большая часть освещённой земной полусферы обращена к Луне. В самом деле, очевидно, что Земля являла бы наблюдателю, находящемуся на Луне, фазы, похожие на те, которые нам являет Луна, но вследствие большей протяжённости поверхности Земли более яркие. 1

Лунный диск представляется нам покрытым большим числом неизменяющихся пятен, которые были с большой тщательностью наблюдены и описаны. Они доказывают, что Луна всегда повёрнута к нам почти одним и тем же полушарием, а это значит, что она вращается вокруг своей оси за время, равное времени её обращения вокруг Земли. Действительно, если вообразить наблюдателя, помещённого в центр Луны, предполагаемой прозрачной, он увидит Землю и свой луч зрения вращающимися вокруг себя, и так как этот луч пересекает поверхность Луны приблизительно в одной и той же точке, ясно, что эта точка должна вращаться за то же время и в ту же сторону, что и Земля вокруг наблюдателя.

Однако систематические наблюдения лунного диска обнаружили небольшие изменения в его виде: можно заметить, что пятна попеременно то приближаются, то отдаляются от его краёв. Те из них, которые очень близки к краям, исчезают и появляются вновь, совершая периодические колебания, которые были названы либрациями Луны. Чтобы представить себе главные причины этого явления, надо учесть, что лунный диск, видимый из центра Земли, ограничивается окружностью лунного шара, перпендикулярной к лучу зрения. На плоскость этого круга проектируется обращённая к Земле полусфера Луны, внешний вид которой зависит от её вращательного движения. Если бы Луна не имела вращательного движения, её радиус-вектор при каждом лунном обороте описывал бы по её поверхности окружность большого круга, все части которого последовательно представлялись бы нашему зрению. Но в то время как вектор стремится описать эту окружность, лунный шар, вращаясь, всё время с большой точностью возвращает на этот радиус одну и ту же точку своей поверхности и, следовательно, то же полушарие — к Земле. Неравенства в движении Луны приводят к небольшим различиям в её облике. Вращательное движение Луны, не участвуя в этих неравенствах заметным образом, непостоянно относительно радиуса-вектора, который поэтому пересекает лунную поверхность в разных точках. Вследствие этого лунный шар совершает относительно этого радиуса колебания, соответствующие неравенствам своего движения, и попеременно то скрывает, то открывает часть своей поверхности.

Однако лунный шар испытывает ещё другую либрацию, по широте, перпендикулярную описанной. Из-за неё области, расположенные около полюсов вращения Луны, попеременно исчезают и появляются вновь. Чтобы понять сущность этого явления, предположим, что ось вращения перпендикулярна к плоскости эклиптики. Когда Луна будет в своём восходящем узле, оба её полюса будут на южном и северном краях видимого полушария. По мере возвышения над эклиптикой Северный полюс и ближайшие к нему области исчезнут из вида, тогда как области, близкие к Южному полюсу, будут открываться всё больше и больше до того момента, когда светило, достигнув своей самой большой северной широты, начнёт возвращаться к эклиптике. Описанные явления тогда повторяются в обратном порядке. Когда же Луна, достигнув нисходящего узла, затем опустится под эклиптику, у Северного полюса произойдут те же явления, которые имели место у Южного.

Ось вращения Луны не совсем точно перпендикулярна к эклиптике, и её наклон приводит к явлениям, которые можно понять, вообразив, что она движется по самой эклиптике таким образом, что её ось вращения всё время остаётся параллельной самой себе. Ясно, что тогда каждый полюс будет виден на продолжении половины обращения Луны вокруг Земли и не виден во время второй половины, так что области, расположенные очень близко к полюсам, будут попеременно открываться и исчезать.

Наконец, наблюдатель находится не в центре Земли, а на её поверхности, и середину видимого им полушария Луны определяет луч зрения, проведённый от его глаза в центр Луны. Ясно, что вследствие лунного параллакса этот луч в зависимости от высоты этого светила над горизонтом пересекает поверхность Луны в существенно различных точках.

Все эти причины создают только видимую либрацию Луны. Они являются чисто оптическими и нисколько не влияют на её действительное движение. Это движение может, однако, подвергаться небольшим неравенствам, но они едва ощутимы. 2

Иначе обстоит дело с изменениями плоскости лунного экватора. Усердные наблюдения пятен на Луне позволили Доминико Кассини обнаружить, что ось этого экватора вовсе не перпендикулярна к эклиптике, как это предполагали раньше, и что её последовательные положения не в точности параллельны между собой. Этот великий астроном пришёл к следующим результатам, представляющим одно из его самых прекрасных открытий и охватывающим всю астрономическую теорию истинной либрации Луны. Если вообразить первую плоскость, проходящую через центр Луны перпендикулярно её оси вращения и совпадающую с экватором, вторую плоскость, проходящую через тот же центр параллельно эклиптике, и третью плоскость — плоскость лунной орбиты, то если отвлечься от периодических неравенств наклонности и узлов Луны, эти три плоскости постоянно будут иметь общую линию пересечения. Вторая плоскость, расположенная между двумя другими, составляет с первой угол около l.g67 [1.°50], и с третьей —угол в 5.g7155 [5.°1440]. Таким образом, пересечения лунного экватора с эклиптикой, или его узлы, всегда совпадают со средними узлами лунной орбиты и, как и они, имеют обратное движение, период которого равен 6793.39108 суток. В этом интервале оба полюса экватора и лунной орбиты описывают небольшие окружности, параллельные эклиптике; при этом её полюс располагается таким образом, что эти три полюса находятся постоянно на большом круге небесной сферы.

На поверхности Луны возвышаются высокие горы. Их тени, падая на равнины, образуют пятна, которые изменяются в зависимости от положения Солнца. На краю освещённой части лунного диска горы представляются в виде зубцов, которые простираются за пределы линии освещения на величину, измерение которой показало, что их высота, по крайней мере, три тысячи метров. По направлению теней было выяснено, что лунная поверхность усеяна глубокими впадинами, похожими на наши моря. Наконец, представляется, что эта поверхность имеет следы вулканических извержений. Возникновения новых пятен и вспышек, много раз наблюдавшихся на тёмной стороне, как будто даже указывают на активную вулканическую деятельность.

Глава V О ПЛАНЕТАХ, ОСОБЕННО О МЕРКУРИИ И ВЕНЕРЕ

Среди бесконечного числа сверкающих точек, которыми усыпан небесный свод и которые сохраняют почти постоянное взаимное положение, десять светил, всегда видимых, если они не погружены в солнечные лучи, двигаются по весьма сложным законам, исследование которых составляет одну из основных задач астрономии. Из этих светил, названных планетами, Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн были известны ещё в самой глубокой древности, так как их можно видеть простым глазом, а Уран, Церера, Паллада, Юнона и Веста своим недавним открытием обязаны телескопам. Две первые из этих планет не отдаляются от Солнца дальше определённых пределов. Другие удаляются на все угловые расстояния. Движения всех этих тел заключены в поясе небесной сферы, названном зодиаком, разделяемом по ширине на две равные части плоскостью эклиптики.