Елена Сапарина - Небесный землемер

Между каждым ее появлением и исчезновением Земля успевает обернуться вокруг самой себя почти 30 раз. Это и есть месяц — основа календаря.

Но если спросить астрономов, окажется, что им известен добрый пяток разных месяцев. И все они отсчитываются по ходу изменчивой Луны.

Первый месяц — это время, за которое Луна возвращается к тому же положению относительно Солнца. Его называют еще лунным, или синодическим, и длится он 29,5 суток.

А вот если сосчитать, за сколько времени Луна окажется среди тех же звезд, то выяснится, что на это ей нужно всего 27 суток. Этот месяц, за который Луна обходит вокруг Земли, получил название звездного, или сидерического.

Но на ближайшем от Земли расстоянии — в перигее — Луна появляется всегда немного позже, чем кончается звездный месяц. Отрезок времени, за который Луна снова подходит ближе всего к Земле — от перигея к перигею, — астрономы называют аномалитическим месяцем. Он примерно на полдня длиннее звездного.

Наконец в течение каждого календарного месяца Луна дважды пересекает ту тропинку на небосводе, по которой путешествует среди звезд Солнце — эклиптику. Однако промежуток времени между двумя пересечениями Луной эклиптики в одном и том же направлении — эти точки называются «узлами» лунной орбиты — оказывается длиннее звездного месяца. Так создалось представление еще об одном месяце, который назвали «возвращением по широте». Он длится чуть больше 27 дней.

Список месяцев можно было бы еще продолжить. Но нас интересует другое: откуда взялись многочисленные лунные месяцы? Эти опоздания и досрочные появления Луны можно объяснить только тем, что скорость ее движения меняется. Время от времени она как бы где-то немного задерживается, а часть пути пробегает быстрее, чем обычно, словно спрямляя его. Выходит, что ее путь — вовсе не такой ровный эллипс, каким он представлялся поначалу. Что же искривляет путь Луны?

Оказалось, это проделки наших соседей по вселенной — других планет. Когда Луна подходит к ним на ближайшее расстояние, они начинают ее притягивать сильнее и сдвигают с правильной орбиты, заставляя сделать небольшой крюк. Больше же всего повинно в этом Солнце.

Соседние планеты — те все-таки находятся довольно далеко от Луны, и у них не хватает сил значительно изменить ее путь. А вот могучее Солнце расправляется с Луной как хочет.

Когда Луна приближается к нему, оно только за три дня может оттащить нашу спутницу с правильной орбиты на тысячу километров. И с Земли нам будет казаться, что она «скакнула» на 4 угловых секунды в сторону. А Юпитеру, чтобы сдвинуть настолько же ближайший к нему Сатурн, понадобилось бы три года, а то и больше.

Главнейшие возмущения в движении Луны и вызываются Солнцем. Это оно задерживает «узлы» лунной орбиты, как бы заставляя их пятиться назад, толкает вперед точку перигея, который поэтому «обгоняет» Луну. Кроме того, Солнце постоянно сжимает, сплющивает орбиту Луны и производит в ней еще множество больших и малых изменений.

Изучение пути Луны по небу — чуть ли не самая трудная задача астрономии. Поисками многочисленных «возмущений» в лунной орбите занимались сотни ученых в течение не одного столетия. И почти каждый год приносил новые доказательства непостоянства спутницы Земли.

Эйлер говорил, что определить все отклонения Луны от правильного пути — задача, превосходящая силы человеческого ума. А сейчас астрономы могут похвалиться тем, что эта задача ими решена почти до конца. Ньютону было известно 7 «возмущений» в лунной орбите. Американский исследователь Луны Браун в конце прошлого века насчитывал их уже 751. А современные формулы, определяющие положение Луны на небе, содержат еще больше членов, выражающих величину таких отклонений.

Путь Луны изучен с поразительной точностью. Достаточно сказать, что ей не удается отклониться в сторону даже на 200 метров, чтобы это не стало известно астрономам.

Гораздо труднее оказалось все эти отклонения объяснить. Одно время даже возникло сомнение: вызвано ли движение Луны только всемирным тяготением?

Крупнейшие математики, развившие дальше учение Ньютона, и то начали было сомневаться в универсальности этого закона. Может быть, те неправильности в движении Луны, причину которых не удалось отыскать, как раз и говорят о том, что между небесными телами действуют не только силы взаимного притяжения, но и еще какие-то, неизвестные нам?

Всемирное тяготение Ньютона, уже выдержавшее при своем рождении борьбу за право существования, снова было поставлено под удар. Петербургская Академия наук — одна из самых молодых академий Европы — объявила премию за обоснованный ответ на вопрос: «Согласны ли все неравенства, которые наблюдаются в движении Луны, с ньютоновой теорией и какой должна быть истинная теория всех этих неравенств, чтобы по ней можно было со всей точностью определять место Луны на любое время?»

Конкурс привлек большое внимание. Победителями оказались французские математики, сами посеявшие сомнение в истинности рассуждений Ньютона. Все дело в том, что движение Луны гораздо сложней, чем о нем думали в те времена, когда создавалось учение о всемирном тяготении. Так, в движении Луны была обнаружена еще одна неправильность, а тень, падавшая на многострадальную теорию Ньютона, окончательно развеяна.

Но не всегда дело обходилось так просто. Сравнивая, например, даты затмений Солнца Луной, ученые никак не могли согласовать затмения, которые происходили в древности, с теперешним движением Луны по орбите. Получалось, что раньше Луна двигалась как бы медленнее. Так было и решили поначалу, что она все ускоряет свой бег. Но чем это вызвано?

Предположили, что виновато все то же Солнце. Сжимая лунную орбиту, оно укорачивает путь Луны, и более короткий эллипс она обегает быстрее. Десятки лет это объяснение считалось правильным. Но когда попытались проверить, насколько же Солнце может заставить Луну двигаться быстрее, выяснилось, что наше светило подгоняет ее лишь на 6 секунд в год. А наблюдения показывали, что каждый год она проходит свой путь на 10 секунд быстрее, чем раньше. Откуда взялись эти 4 секунды — отклонение в целых 8 километров?

И только когда обнаружили, что сама Земля вращается теперь чуть медленнее, стало понятно, что лунное ускорение лишь кажущееся. Достаточно нашим суткам удлиниться за 100 лет на 0,001 секунды, чтобы нам показалось, будто Луна уходит вперед на 4 секунды в год — ведь удлиняющихся суток помещается в звездном месяце меньше, потому он и кажется короче.