3 января 2017 г.

Небесная математика

Сюрпризы Космоса                                                                                                                            


      ...Пройдут годы, пока в небесах не повторится что-либо похожее, когда можно невооруженным глазом видеть на вечернем небе планеты - Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. Меркурий находился низко на сумеречном западе, но все же был достаточно ярок, над ним "проплывала" Венера. Планеты Марс, Сатурн и Юпитер располагались выше неровным строем.

   СКРЫТЫЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ

   Сосредоточение на нашем небосводе ближайших к солнцу планет - весьма редкое небесное явление, поскольку все наше планетное семейство в целом не следует строгим математическим законам. В самом деле, у планет, скажем, наблюдается широкий разброс периодов обращения вокруг солнца. Очевидно, что чем дальше планета удалена от нашего центрального светила, тем больше период ее полного обращения. Поэтому, скажем, за время кругового пробега Меркурия (за 88 земных дней) медлительный Сатурн завершает лишь малую часть своего пути. Далее, гигантские планеты Юпитер и Сатурн встречаются один раз за 19,85 земных лет. А поскольку орбитальный период Марса составляет 1,88 земных лет, то при встрече Юпитера и Сатурна он может оказаться на той же стороне Солнца. Однако в следующую встречу планет-гигантов Марс обязательно окажется на противоположной стороне.


   И тем не менее в Солнечной системе есть скрытые закономерности. Например, диск Солнца в 400 раз больше лунного. Но зато и удален он от Земли ровно в 400 раз! Поэтому во время полного солнечного затмения Луна край в край закрывает диск Солнца! Кроме того, Солнце и Луна обращаются вокруг своих осей почти за одинаковое время - за 27 дней! По мнению астрономов, это просто случайность, не более того. Наблюдаются и иные "случайности". Например, периоды обращения видимых иногда в бинокль крупных спутников Юпитера соотносятся между собой как 1:2:4. Иначе говоря, когда Ио обходит своего хозяина четыре раза, то Европа - дважды, а Ганимед - один раз. Гравитационные взаимодействия между этими спутниками порождают приливные силы, удерживающие их на своих орбитах миллиарды лет.
  
                                                                               ЗАГАДКИ МЕРКУРИЯ

   Небезразличны, мягко говоря, к приливным силам и планеты. Видимо, именно эти силы и ответственны за некие закономерности в поведении планет. Например, лишь в 1970-е годы астрономы точно определили параметры движения Меркурия. Оказалось, что он обращается вокруг своей оси за 58,6 земных дней, а вокруг Солнца, как сказано выше, за 88 дней. Нетрудно подсчитать, что первое число составляет точно две трети второго!

   Далее, отметим, что продолжительность солнечных суток на Меркурии составляет примерно 176 земных дней (88х2=176). Таким образом, за солнечные сутки Меркурий успевает три раза обернуться вокруг собственной оси и дважды обойти вокруг Солнца.  Это значит, что дни и ночи на этой планете длятся по целому году! Поскольку ось вращения Меркурия почти перпендикулярна к плоскости его орбиты, смены времен года там  не бывает вообще. В ходе космических исследований планеты выяснилось, что внешне и по истории формирования она похожа на Луну, а по своему внутреннему строению обнаруживает удивительное сходство с Землей! Даже магнитное поле Меркурия подобно земному.

   Двигаясь внутри земной орбиты, Меркурий временами оказывается на линии Солнце - Земля. В это время даже в небольшой телескоп видно, как по солнечному диску перемещается черная точка. Это явление называется  прохождением Меркурия по диску Солнца. Первым его наблюдал  7 ноября 1631 года  французский астроном Пьер Гассенди. Кстати, прохождение было предвычислено Иоганном Кеплером, не дожившим до этого дня. Если бы плоскость орбиты Меркурия совпадала с плоскостью орбиты Земли, то подобные прохождения мы наблюдали бы каждые 116 суток. Но поскольку орбита Меркурия наклонена, эти явления случаются довольно редко. Во второй половине ХХ века прохождения наблюдались 6 раз. Наиболее благоприятные условия для наблюдения были 9 мая 1970 года. Тогда планета прошла почти точно по центру Солнца. Последнее прохождение Меркурия по диску Солнца было 9 мая 2016 года, ближайшее прохождение ожидается 11 ноября 2019 года.

   ПРАВИЛО ТИЦИУСА-БОДЕ

   Еще одна закономерность в Солнечной системе, в сущности, не имеющая научного объяснения, была обнаружена немецким астрономом Иоганном Даниэлем Тициусом  в 1776 году. Если взять числовую последовательность с удвоенными после нуля значениями, то получим ряд: 0, 3, 6, 12, 24, 48, 96, 192, 384, 768. Теперь прибавим к каждому из элементов этого ряда число 4 и поделим результат на 10. В результате числовая последовательность обретет вид: 0,4, 0,7, 1, 1,6, 2,8, 5,2, 10, 19,6, 38,8, 77,2. Так вот, этот ряд чисел  с высокой точностью отражает расстояния наших планет от Солнца в так называемых астрономических единицах (расстояниях от Земли до Солнца, принятых за единицу). Проверим: по данным астрономии, ближайшая к Солнцу планета Меркурий удалена от него на расстояние, равное 0,4 астрономической единицы, Венера - на 0,7, Земля - на 1, Марс - на 1,6, пояс астероидов (где когда-то была планета, но в результате космического катаклизма исчезла) - на 2,8, Юпитер - на 5,2, Сатурн - на 9,5 (небольшое отклонение от "нормы"), Уран - на 19,2 (тоже небольшое отклонение), Нептун - на 30,1 (по правилу Тициуса-Боде - на 38,8) и Плутон - на 39,5 (по правилу - 77,2).

   Как говорилось выше, на удалении от Солнца, равном 2,8 астрономической единицы, никакой планеты не оказалось (позже решили, что она погибла). Но в те времена надеялись ее отыскать. Инициатором этого поиска  выступил Иоганн Боде, который и стал соавтором знаменитого правила, называемого ныне правилом Тициуса-Боде. Эпопея поиска обернулась колоссальным успехом, ибо в этой зоне астрономы обнаружили сотни малых планет, или, иначе говоря, астероидов ("звездоподобных"). Эти "обломки", видимо, и напоминают о породившем их космическом катаклизме.

   Великий Иоганн Кеплер тоже не остался равнодушным к числовой космической эквилибристике. Он заметил, что возведенные в куб значения расстояний планет от Солнца (в астрономических единицах) дают квадрат периодов их обращения вокруг центрального светила! Например, Юпитер удален от Солнца на 5,2 астрономической единицы. При возведении в куб этого числа получаем 140,6. Юпитер обходит Солнце за 11,86 земных лет. Возводим это число в квадрат, получаем 140,6!

   Спустя десятилетия Исаак Ньютон показал, что отмеченные математические казусы являются следствием ослабления гравитационного влияния с увеличением расстояния. Таким образом, закон всемирного тяготения, открытый великим ученым, стал подтверждением существования математической гармонии, скрытой в сокровенных глубинах космоса.

   ОТКРЫТИЯ НА КОНЧИКЕ ПЕРА

   Планета Уран, открытая Уильямом Гершелем 13 марта 1781 года, доставила ученым немало хлопот. Она постоянно отклонялась от расчетной орбиты. Эта проблема очень заинтересовала 22-летнего студента Кембриджского колледжа Джона Адамса (1819-1892). И он предположил, что в этом повинна неизвестная планета, находящаяся за Ураном. Затем Адамс впервые в истории астрономии задался целью с помощью математических методов открыть новую планету! В итоге титанической и многолетней  работы Джон Адамс указал место в созвездии Водолея, где неизвестная планета должна была появиться 1 октября 1845 года! Как это ни удивительно, но аналогичную работу проделал математик Леверье (1811-1877) и указал практически то же место для неизвестной планеты,  что и Джон Адамс.

   Обнаружил новое небесное тело по указаниям математиков немецкий астроном Иоганн Галле всего лишь в одном градусе от места, определенного вычислениями! Новую планету назвали Нептун.
   Через некоторое время ученые опять заметили отклонения ее от расчетной орбиты. Так началась "охота" за следующей планетой, находящейся, по расчетам, за Ураном. История поиска планеты Икс, как ее называли, исполненная высокого драматизма, тоже завершилась полным успехом.
   Новая, девятая планета Солнечной системы, получила имя бога подземного царства - Плутон. Ее открыл 18 февраля 1930 года сотрудник Ловелловской  обсерватории (США) Клайд Томбо.

Кирилл Бутусов
"Тайны ХХ века"

Комментариев нет:

Отправить комментарий

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...