Айзек Азимов - Царство Солнца. От Птолемея до Эйнштейна

Небольшие воздействия на орбиту планеты, объясняемые гравитационным притяжением других планет, называются возмущениями или пертурбациями.

При расчетах орбиты Урана учитывалось влияние притяжения планет-гигантов, Юпитера и Сатурна. Это были единственные известные планеты, которые были достаточно велики и находились достаточно близко к Урану, чтобы заметно изменить его орбиту. Дело в том, что размер возмущений зависит от массы планеты, которая это возмущение вызывает. Возможно, цифры для размеров Юпитера и Сатурна оказались неточными.

Прусский астроном Фридрих Вильгельм Бессель был специалистом по пертурбациям, и он взялся решать эту задачу. Он разработал новые методы расчета возмущений и использовал для этого математические выражения, которые и сейчас носят название функций Бесселя.

Бессель провел новые измерения расстояний между спутниками Юпитера и Сатурна и самими планетами. По этим расстояниям и по скорости, с которой спутники вращались вокруг своих планет, он смог вычислить размер обеих планет более точно, нежели это делалось раньше.

Он воспользовался этими новыми значениями для того, чтобы рассчитать возмущения Урана, — но и это не помогло. Новые цифры не объясняли отклонения этой планеты от рассчитанной орбиты. Никакие цифры, которые он мог использовать, не давали объяснения пертурбаций.

Бессель сдался. Он высказал предположение, что где-то может находиться еще одна планета, которую не учитывают, и что ее гравитационное притяжение ответственно за этот феномен. Однако тогда он не стал развивать эту идею.

В 1834 г. астроном-любитель по имени Т.Дж. Хасси написал письмо Джорджу Эри, которого должны были вот-вот назначить королевским астрономом Англии. В письме он высказал предположение о том, что за Ураном имеется какая-то планета, и предлагал ее искать. Однако Эри энтузиазма не выразил. Такая далекая планета окажется очень тусклой, и найти ее будет трудно. Эри придерживался мысли о том, что орбиту Урана все-таки удастся выяснить, уточнив возмущения, вызванные известными планетами.

Однако Уран отклонялся все дальше и дальше, и к 1843 г. Королевское научное общество в Геттингене, в Германии, обещало премию тому, кто разгадает тайну Урана. Сам Бессель готовился снова взяться за эту проблему, возможно, для того, чтобы искать таинственную внешнюю планету, однако умер, не успев начать работу.

Однако кембриджский студент, которого звали Джон Кауч Адаме, решил посмотреть, что он сможет сделать с помощью бумаги и пера. Ему было чуть больше двадцати, когда он за это взялся: возможно, молодость придавала ему отваги.

Он начал с предположения, что за Ураном находится планета, расположенная на таком расстоянии, которое дает правило Тициуса—Боде. Адамс сделал предположение относительно ее размера, а затем рассчитал, где именно она должна была бы находиться для того, чтобы воздействовать на Уран так, чтобы это объяснило странности его движения. Это дало Адамсу достаточно информации, чтобы рассчитать, где планета будет находиться в этот момент.

Джон Адамс закончил свои расчеты в сентябре 1845 года и отправил копии одному кембриджскому профессору и Эри, королевскому астроному. Однако Эри, который в этой истории был «злодеем», не стал искать планету в месте, указанном Адамсом. Во-первых, фотографирование неба к тому моменту еще не было разработано, и не существовало приемлемой карты тусклых звезд для той области небосвода, где Адамс предсказал появление новой планеты. По крайней мере, у Адамса такой карты не было, и поэтому Эри совершенно не хотелось начинать сложные поиски, которые к тому же могли оказаться безрезультатными.

Вот почему он ограничился тем, что написал Адамсу ответ, попросив пояснить некоторые моменты его вычислений. По какой-то причине Адамс не ответил ему сразу же. Возможно, он опасался обидеть человека, который считался авторитетным, и не хотел показаться чересчур напористым.

Тем временем во Франции другой астроном, Урбэн Жан Жозеф Леверье (который был старше Адамса всего на несколько лет), работал над той же задачей. Он выполнил свою работу более аккуратно, чем Адаме, но пришел практически к тем же выводам. Леверье закончил свою работу позже Адамса, однако опубликовал ее в июле 1846 г., когда Эри все еще занимался неопубликованной работой Адамса.

Когда Эри увидел, насколько хорошо согласуются результаты Леверье и Адамса, это невольно его впечатлило. Он задал Леверье те же вопросы, что и Адамсу. Леверье тотчас на них ответил, и Эри решил, что планету все-таки следует поискать.

9 июля он попросил Джеймса Чэллиса из обсерватории Кембриджа начать поиски. Чэллис так и сделал, но безрезультатно. Позже оказалось, что в августе он на самом деле видел эту планету дважды в разные дни, но не заметил, что она изменила свое положение.

В сентябре Леверье написал Иоганну Готфриду Галле из Берлинской обсерватории и попросил его поискать в неком месте небосвода тусклый объект, который будет виден не как точка света, а как шар. И снова Леверье повезло больше, чем Адамсу. Незадолго до этого Галле как раз получил новую карту этой области. Он посмотрел в указанное Леверье место и в первую же ночь открыл «звезду», которой па карте не было.Она оказалась новой планетой, примерно такого же размера, что и Уран.

Таким образом, хотя работа Леверье была закончена позже расчетов Адамса, обычно честь открытия новой планеты приписывается именно Леверье. В науке существует твердое правило: слава достается не тому, кто первый сделал открытие, а тому, кто первый публикует его и рассказывает о нем миру. Это мудрое правило направлено на то, чтобы ученым не хотелось хранить свои открытия в тайне.

Однако в данном случае это правило сработало против Адамса, который не прославился из-за консерватизма Эри и отсутствия настойчивости. Однако возможно, все сложилось не так плохо, как могло бы. Адамс перенес свое разочарование с достоинством и стойкостью, чем и заслужил огромное восхищение. Потом он сделал немало превосходных работ и заслужил немало наград. И когда в 1881 г. Эри наконец ушел в отставку с поста королевского астронома после 46-летней службы, этот пост предложили Адамсу. Однако Адаме уже начал стареть и предпочел более спокойную жизнь. И Эри, и Адаме умерли в 1892 г. Эри было девяносто один год, Адамсу — семьдесят три года.

Тем временем (вернемся к нашей истории) возник вопрос о том, как назвать новую планету. Некоторые французские астрономы захотели назвать ее Леверье. Однако астрономы других стран возражали против того, чтобы планета называлась именем Леверье, точно так же как в свое время астрономы вне Англии возражали против того, чтобы планета была названа именем Гершеля. Новая планета, восьмая от Солнца, получила название Нептун, по имени римского бога морей, без всяких на то причин. Через месяц после открытия Нептуна британский астроном Уильям Ласселл, наблюдая за ним, обнаружил спутник. Он назвал его Тритоном, в честь одного из сыновей Нептуна, задача которого заключалась в том, чтобы успокаивать море после шторма. Тритон — еще один из гигантских спутников: он больше нашей Луны.