Владимир Гетман - Внуки Солнца

305 лет назад 26-летний астроном Галлей обнаружил на небе очень интересную комету, которая за несколько дней сильно увеличила свой блеск. При этом хорошо был заметен длинный хвост. Галлей тщательно провел наблюдения кометы, старался не пропустить ни одного вечера. Это оказалось как нельзя кстати, поскольку комета очень быстро угасала, становясь недоступной для дальнейших наблюдений.

К этому времени уже были обнаружены несколько сотен комет и предполагалось, что таинственные небесные странницы приходят к нам из далеких безвестных глубин межзвездного пространства, совершая удивительное «паломничество». Они торжественно подходят к Солнцу на расстояние в несколько десятков или сотен миллионов километров, «приветствуют» его и затем пускаются в обратный путь. При этом чем дальше кометы уходили от Солнца, тем сильнее ослабевал их блеск, пока совсем не пропадал. Так заканчивался каждый вояж.

Куда направлялись таинственные визитеры: искать ли другие солнца, или возвращались в какой-то давно обжитый «дом», скрытый от нашего взора далекими километрами космических расстояний? Долгое время это оставалось загадкой. Большинство астрономов предполагали, что каждая комета приходит к Солнцу лишь один раз и затем навсегда покидает его окрестности.

Однако эта мысль утвердилась не сразу. Еще Аристотель — могучий авторитет среди научного мира, задумываясь о природе комет, выдвинул гипотезу, что кометы имеют земное происхождение. Они, якобы, порождаются в атмосфере Земли, «висят» на сравнительно небольшой высоте, медленно проплывая по небу. Предполагалось, что кометы появлялись неспроста, они предшествовали различным бедствиям, которые обрушивались на людей: войнам, голоду, наводнениям, засухе и т. п. Поскольку в человеческой истории такие испытания не были редкостью, то, зачастую, действительно в год, когда появлялась какая-нибудь комета, происходили памятные события. Это еще больше укрепляло в людях убеждение, что кометы проходят достаточно близко от места бедствия.

Удивительно, что точка зрения Аристотеля господствовала около двух тысячелетий, и никакие попытки поколебать ее не давали положительного результата. Хотя некоторые ученые склонны были думать, что кометы все-таки приходят из каких-то далеких, неведомых нам глубин космического пространства. Только в конце XVI века идея Аристотеля была опровергнута. Как же это произошло?

Давайте проделаем маленький и доступный эксперимент. Возьмите карандаш, расположите его вертикально и па расстоянии вытянутой руки смотрите па него, попеременно закрывая то левый, то правый глаз. Вы заметите, что карандаш будет «прыгать» то влево, то вправо относительно предметов, находящихся за карандашом, например относительно розетки на стене. Это происходит потому, что глаза расположены на определенном расстоянии друг от друга, и, когда вы закрываете попеременно то один, то другой глаз, вы смотрите на карандаш из разных точек пространства. Такое кажущееся смещение называется параллаксом. Если же карандаш отнести на большое расстояние от глаз, то параллакс не будет заметен. Получается, что близко расположенный предмет имеет большой параллакс, а удаленный предмет имеет очень маленький параллакс, практически незаметный.

Так вот, в конце XVI века астрономы наблюдали яркую комету с двух наблюдательных пунктов, очень удаленных друг от друга. Оба пункта действовали, как «два глаза». Если бы комета находилась в атмосфере, т. е. недалеко от наблюдателей, то должен был бы наблюдаться параллакс: с одного пункта комета должна быть видна на фоне одних звезд, а с другого — на фоне других. Однако наблюдения показали, что никакого параллакса не было, и, значит, комета находилась гораздо дальше, чем даже Луна. Земная природа комет была опровергнута, что сделало их еще более таинственными. Одна тайна сменилась другой, еще более заманчивой и недоступной.

У многих астрономов сложилось мнение, что кометы приходят к нам из межзвездных глубин, т. е. не являются членами нашей Солнечной системы. Мало того, в какой-то момент даже предполагалось, что кометы приходят к Солнцу по прямолинейным траекториям и по таким же прямолинейным траекториям уходят от него.

Любопытно, что эта «прямолинейная версия» появилась, когда Кеплер уже доказал, что все планеты движутся вокруг Солнца по замкнутым эллиптическим орбитам.

Что ж, в этом состоит еще одна прелесть науки: иногда самые, казалось бы, очевидные идеи проходят мимо внимания ученых, пока вдруг кто-то из них, наиболее внимательный и смелый, не сделает решающего шага. Хотелось бы, чтобы вы, дорогой читатель, оказались среди них.

В те далекие времена считалось, что все доселе наблюдавшиеся кометы пришли из межзвездного пространства и туда же вернулись опять.

Трудно сказать, сколько времени продолжалось бы такое положение, если бы не одно важнейшее событие в истории человечества.

Гениальный естествоиспытатель, великий физик и математик Исаак Ньютон завершил выдающийся научный труд, связанный с анализом движения планет вокруг Солнца, и сформулировал закон всемирного тяготения: сила взаимного притяжения между двумя телами прямо пропорциональна произведению их масс и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Иными словами, чем массивнее тела и чем меньше расстояние между ними, тем сильнее они притягиваются друг к другу.

Согласно этому закону природы все планеты движутся вокруг Солнца не произвольным образом, а строго по определенным орбитам. Орбиты эти представляют собой замкнутые линии. Напомним, что замкнутыми линиями являются, например, окружность, эллипс, т. е. линии у которых начала сливаются с концами.

Орбиты планет являются эллипсами. Правда, эти эллипсы не очень сильно вытянуты. Например, орбита, по которой движется наша Земля, является почти круговой.

Галлей обратился к Ньютону с предложением рассмотреть, как должны двигаться кометы в соответствии с законом всемирного тяготения. Напомним, что бытовало представление, что кометы движутся к Солнцу и от него по прямолинейным траекториям.

По-видимому, Ньютон посчитал просьбу Галлея серьезной, поскольку с большой охотой приступил к исследованиям. Согласно результатам этих исследований, кометы в зависимости от различных условий должны описывать около Солнца либо эллипс, либо параболу, либо гиперболу.

Чтобы представить себе, как выглядит парабола (если вы не помните этого из курса средней школы), нарисуйте карандашом вытянутый эллипс, затем половину его сотрите резинкой, а две торчащие линии продолжите до края листа и представьте себе, что эти линии так и уходят в бесконечность, никогда не пересекаясь. Параболу также можно изобразить с помощью гибкого прутика ивы. Возьмите прутик двумя руками за оба конца и аккуратно, чтобы не сломать, согните его до положения, когда концы прутика станут параллельными, и после этого слегка раздвиньте — получится парабола. Теперь раздвигайте концы прутика до тех пор, пока не образуется почти прямой угол. Это будет гипербола (рис. 10).