170 лет назад - открытие "на кончике пера"
Оригинал взят у maksina в 170 лет назад - открытие "на кончике пера"
23 сентября 1846 года немецким астрономом Иоганном Готфридом Галле из Берлинской обсерватории была открыта восьмая планета Солнечной системы -
Но на самом деле все было совсем не просто.
Планета Уран, открытая Гершелем, доставила ученым немало хлопот. Она постоянно отклонялась от расчетной орбиты.
Почему Уран сбивается со своего пути и находится не там, где ему полагалось быть? Этот вопрос сильно заинтересовал 22-летнего студента Кембриджского колледжа Джона Адамса (1819- 1892). И он предположил, что в этом повинна какая-то невидимая и еще не известная планета, находящаяся за Ураном. То, что она могла влиять на движение Урана, следовало из ньютоновского закона всемирного тяготения.
Джон Адамс
Увлеченный этой проблемой, Адамс решил по отклонениям Урана вычислить орбиту неизвестной планеты, определить ее массу и указать местоположение на небе. Так впервые в истории астрономии человек поставил перед собой труднейшую задачу: с помощью закона Ньютона и методов высшей математики открыть в Солнечной системе новую планету.
Задача была куда сложнее, чем казалось на первый взгляд. Трудности усугублялись еще и тем, что в те времена не только не было вычислительных машин, но недоставало вспомогательных математических таблиц. И все же Адамс был уверен в успехе. В течение 16 месяцев Адамс занимался вычислениями орбиты неизвестной планеты. Наконец, завершив свой кропотливый труд, он указал место в созвездии Водолея, где планета должна была находиться 1 октября 1845 года.
О результатах своих вычислений Адамс хотел доложить королевскому астроному Джорджу Эри (1801-1892). Но, к его огорчению, встреча с Эри, на которую он возлагал так много надежд, не состоялась. Вместо обстоятельного доклада пришлось ограничиться коротенькой запиской. Когда Эри прочел ее, у него возникли сомнения. Между тем результаты вычислений были на редкость точными: неизвестная планета находилась всего лишь в 2 градусах от места, указанного Адамсом. И если бы астрономы пожелали тогда заняться ее поисками, планета не осталась бы незамеченной. Но работа Адамса лежала в столе королевского астронома, и о ней никто не знал.
Нептун движется вокруг Солнца по эллиптической, близкой к круговой (эксцентриситет - 0,009), орбите; его среднее расстояние от Солнца в 30,058 раз больше, чем у Земли, что составляет примерно 4500 млн. км. Это значит, что свет от Солнца доходит до Нептуна немногим более чем за 4 часа. Продолжительность года, то есть время одного полного оборота вокруг Солнца 164,8 земных лет. Экваториальный радиус планеты 24750 км, что почти в четыре раза превосходит радиус Земли, притом собственное вращение настолько быстрое, что сутки на Нептуне длятся всего 17,8 часов. Хотя средняя плотность Нептуна, равная 1,67 г/см3, почти втрое меньше земной, его масса из-за больших размеров планеты в 17,2 раза больше, чем у Земли. Нептун выглядит на небе как звезда 7,8 звездной величины (недоступна невооруженному глазу); при сильном увеличении имеет вид зеленоватого диска, лишенного каких-либо деталей.
Нептун обладает магнитным полем, напряженность которого на полюсах примерно вдвое больше, чем на Земле.
Наступил ноябрь 1845 года. Астрономам мира он принес важную новость: впервые официально сообщалось о том, что начаты поиски новой планеты. Но, как ни странно, в этой научной информации не упоминалось имя Адамса и исходила она не из Англии. В сообщении говорилось о математике Парижской обсерватории Урбене Леверье (1811 - 1877). Оказалось, что Адамс и Леверье, ничего не зная друг о друге, приступили к математическим поискам неизвестной планеты почти одновременно. Летом 1846 года Леверье сделал доклад в Академии наук Франции о результатах изучения отклонений Урана. Он доказал, что причиной этих отклонений является не Юпитер и не Сатурн, а неизвестная планета, находящаяся за Ураном. Но самое интересное заключалось в том, что по части положения новой планеты на небе вычисления Леверье практически полностью совпадали с вычислениями Адамса.
Урбен Леверье
Только теперь Джордж Эри понял, что зря отнесся с недоверием к работе Адамса. И он попросил обсерваторию Кембриджского университета обследовать участок звездного неба в созвездии Водолея, где, по данным математических расчетов, должна была "скрываться" неизвестная планета.
К несчастью, ни в Англии, ни во Франции еще не было подробной звездной карты исследуемой области неба, и это сильно затрудняло поиски далекой планеты.
Тогда Леверье написал письмо в Берлинскую обсерваторию Иоганну Галле (1812-1910) с просьбой немедленно начать поиски трансурановой планеты.
Иоганн Галле
Галле, у которого была нужная звездная карта, решил не терять времени попусту. В ту же самую ночь - 23 сентября 1846 года - он приступил к наблюдениям. Поиски длились около полу часа. Наконец Галле увидел слабую звезду, которой на карте не было. При большом увеличении она представлялась в виде маленького диска. Следующей ночью Галле продолжил свои наблюдения. За сутки таинственный объект заметно переместился среди звезд. Теперь можно было не сомневаться: да, это была она - новая планета!
Счастливый астроном поспешил сообщить Леверье: "Планета, положение которой было указано, реально существует". Она была обнаружена всего лишь в 1 градусе от места, определенного вычислениями. Леверье был настоящим героем дня. Как сказал о нем директор Парижской обсерватории Доминик Франсуа Араго, "он открыл планету на кончике пера".
Из всех элементов на Нептуне преобладают водород и гелий примерно в таком же соотношении, как и на Солнце: на один атом гелия приходится около 20 атомов водорода. В несвязанном состоянии водорода на Нептуне значительно меньше, чем на Юпитере и Сатурне. Присутствуют и другие элементы, в основном легкие. На Нептуне, как и на других планетах-гигантах, произошла многослойная дифференциация вещества, в процессе которой образовалась протяженная ледяная оболочка как на Уране. По теоретическим оценкам, имеется и мантия, и ядро. Масса ядра вместе с ледяной оболочкой согласно расчетным моделям может достигать 90% всей массы планеты.
Новая планета, наблюдаемая в телескоп, имела зеленовато-голубую окраску, напоминающую цвет морской воды, и ее решили назвать Нептуном, по имени древнеримского бога морей.
Открытие Нептуна имело исключительно важное значение, ибо оно окончательно подтвердило справедливость гелиоцентрической системы мира Николая Коперника. Одновременно была доказана справедливость и универсальность закона всемирного тяготения. Точная наука торжествовала! Перед всем миром она продемонстрировала свое могущество.
Спустя некоторое время после открытия Нептуна ученые установили, что Уран снова отклонился от расчетной орбиты. Это означало, что какая-то другая неизвестная планета тоже воздействует на Уран. Она должна была находиться еще дальше от Солнца, чем Нептун, и увидеть ее было не так просто даже в самые мощные телескопы.
Источник
А еще можно прочесть Сказку о Джоне Адамсе и Урбене Леверье, поймавших Нептун на математический крючок на elementy.ru
23 сентября 1846 года немецким астрономом Иоганном Готфридом Галле из Берлинской обсерватории была открыта восьмая планета Солнечной системы -
Но на самом деле все было совсем не просто.
Планета Уран, открытая Гершелем, доставила ученым немало хлопот. Она постоянно отклонялась от расчетной орбиты.
Почему Уран сбивается со своего пути и находится не там, где ему полагалось быть? Этот вопрос сильно заинтересовал 22-летнего студента Кембриджского колледжа Джона Адамса (1819- 1892). И он предположил, что в этом повинна какая-то невидимая и еще не известная планета, находящаяся за Ураном. То, что она могла влиять на движение Урана, следовало из ньютоновского закона всемирного тяготения.
Джон Адамс
Увлеченный этой проблемой, Адамс решил по отклонениям Урана вычислить орбиту неизвестной планеты, определить ее массу и указать местоположение на небе. Так впервые в истории астрономии человек поставил перед собой труднейшую задачу: с помощью закона Ньютона и методов высшей математики открыть в Солнечной системе новую планету.
Задача была куда сложнее, чем казалось на первый взгляд. Трудности усугублялись еще и тем, что в те времена не только не было вычислительных машин, но недоставало вспомогательных математических таблиц. И все же Адамс был уверен в успехе. В течение 16 месяцев Адамс занимался вычислениями орбиты неизвестной планеты. Наконец, завершив свой кропотливый труд, он указал место в созвездии Водолея, где планета должна была находиться 1 октября 1845 года.
О результатах своих вычислений Адамс хотел доложить королевскому астроному Джорджу Эри (1801-1892). Но, к его огорчению, встреча с Эри, на которую он возлагал так много надежд, не состоялась. Вместо обстоятельного доклада пришлось ограничиться коротенькой запиской. Когда Эри прочел ее, у него возникли сомнения. Между тем результаты вычислений были на редкость точными: неизвестная планета находилась всего лишь в 2 градусах от места, указанного Адамсом. И если бы астрономы пожелали тогда заняться ее поисками, планета не осталась бы незамеченной. Но работа Адамса лежала в столе королевского астронома, и о ней никто не знал.
Нептун движется вокруг Солнца по эллиптической, близкой к круговой (эксцентриситет - 0,009), орбите; его среднее расстояние от Солнца в 30,058 раз больше, чем у Земли, что составляет примерно 4500 млн. км. Это значит, что свет от Солнца доходит до Нептуна немногим более чем за 4 часа. Продолжительность года, то есть время одного полного оборота вокруг Солнца 164,8 земных лет. Экваториальный радиус планеты 24750 км, что почти в четыре раза превосходит радиус Земли, притом собственное вращение настолько быстрое, что сутки на Нептуне длятся всего 17,8 часов. Хотя средняя плотность Нептуна, равная 1,67 г/см3, почти втрое меньше земной, его масса из-за больших размеров планеты в 17,2 раза больше, чем у Земли. Нептун выглядит на небе как звезда 7,8 звездной величины (недоступна невооруженному глазу); при сильном увеличении имеет вид зеленоватого диска, лишенного каких-либо деталей.
Нептун обладает магнитным полем, напряженность которого на полюсах примерно вдвое больше, чем на Земле.
Наступил ноябрь 1845 года. Астрономам мира он принес важную новость: впервые официально сообщалось о том, что начаты поиски новой планеты. Но, как ни странно, в этой научной информации не упоминалось имя Адамса и исходила она не из Англии. В сообщении говорилось о математике Парижской обсерватории Урбене Леверье (1811 - 1877). Оказалось, что Адамс и Леверье, ничего не зная друг о друге, приступили к математическим поискам неизвестной планеты почти одновременно. Летом 1846 года Леверье сделал доклад в Академии наук Франции о результатах изучения отклонений Урана. Он доказал, что причиной этих отклонений является не Юпитер и не Сатурн, а неизвестная планета, находящаяся за Ураном. Но самое интересное заключалось в том, что по части положения новой планеты на небе вычисления Леверье практически полностью совпадали с вычислениями Адамса.
Урбен Леверье
Только теперь Джордж Эри понял, что зря отнесся с недоверием к работе Адамса. И он попросил обсерваторию Кембриджского университета обследовать участок звездного неба в созвездии Водолея, где, по данным математических расчетов, должна была "скрываться" неизвестная планета.
К несчастью, ни в Англии, ни во Франции еще не было подробной звездной карты исследуемой области неба, и это сильно затрудняло поиски далекой планеты.
Тогда Леверье написал письмо в Берлинскую обсерваторию Иоганну Галле (1812-1910) с просьбой немедленно начать поиски трансурановой планеты.
Иоганн Галле
Галле, у которого была нужная звездная карта, решил не терять времени попусту. В ту же самую ночь - 23 сентября 1846 года - он приступил к наблюдениям. Поиски длились около полу часа. Наконец Галле увидел слабую звезду, которой на карте не было. При большом увеличении она представлялась в виде маленького диска. Следующей ночью Галле продолжил свои наблюдения. За сутки таинственный объект заметно переместился среди звезд. Теперь можно было не сомневаться: да, это была она - новая планета!
Счастливый астроном поспешил сообщить Леверье: "Планета, положение которой было указано, реально существует". Она была обнаружена всего лишь в 1 градусе от места, определенного вычислениями. Леверье был настоящим героем дня. Как сказал о нем директор Парижской обсерватории Доминик Франсуа Араго, "он открыл планету на кончике пера".
Из всех элементов на Нептуне преобладают водород и гелий примерно в таком же соотношении, как и на Солнце: на один атом гелия приходится около 20 атомов водорода. В несвязанном состоянии водорода на Нептуне значительно меньше, чем на Юпитере и Сатурне. Присутствуют и другие элементы, в основном легкие. На Нептуне, как и на других планетах-гигантах, произошла многослойная дифференциация вещества, в процессе которой образовалась протяженная ледяная оболочка как на Уране. По теоретическим оценкам, имеется и мантия, и ядро. Масса ядра вместе с ледяной оболочкой согласно расчетным моделям может достигать 90% всей массы планеты.
Новая планета, наблюдаемая в телескоп, имела зеленовато-голубую окраску, напоминающую цвет морской воды, и ее решили назвать Нептуном, по имени древнеримского бога морей.
Открытие Нептуна имело исключительно важное значение, ибо оно окончательно подтвердило справедливость гелиоцентрической системы мира Николая Коперника. Одновременно была доказана справедливость и универсальность закона всемирного тяготения. Точная наука торжествовала! Перед всем миром она продемонстрировала свое могущество.
Спустя некоторое время после открытия Нептуна ученые установили, что Уран снова отклонился от расчетной орбиты. Это означало, что какая-то другая неизвестная планета тоже воздействует на Уран. Она должна была находиться еще дальше от Солнца, чем Нептун, и увидеть ее было не так просто даже в самые мощные телескопы.
Источник
А еще можно прочесть Сказку о Джоне Адамсе и Урбене Леверье, поймавших Нептун на математический крючок на elementy.ru