Эта планета, удаленная от нас на 41/з тысячи миллионов километров, была открыта с помощью математических вычислений, основанных на незыблемых законах, которые управляют движениями небесных светил.
Обсерватории всегда составляют для надобностей теоретической и прикладной астрономии таблицы положений светил на небе, зная наперед, где они будут находиться в тот или другой момент. Бувар, один из парижских астрономов, составляя в 1820 году таблицы положений Юпитера, Сатурна и Урана, заметил, что для первых двух планет вычисления как нельзя лучше согласуются с наблюдениями, тогда как по отношению к Урану теория расходится с практикой. Разница между вычисленными положениями Урана и наблюдаемыми достигала 20". На этом основании многие астрономы (Бувар, Медлер, Бессель, Араго и др.) высказали предположение, что все эти неправильности в движении Урана, или возмущения, по всей вероятности, вызваны влиянием какой-нибудь не известной нам планеты.
Если бы планеты находились исключительно под влиянием притяжения Солнца, то они описывали бы около него правильные эллипсы; но эти небесные тела влияют друг на друга и даже на центральное светило вследствие взаимного притяжения; вследствие этих влияний и происходят так называемые возмущения.
Ход этих возмущений с течением времени легко рассмотреть на рис. 73. С 1781 по 1822 год Нептун находился впереди Урана и, действуя на него притягательным образом, ускорял его движение по орбите; затем с 1823 года он начинает отставать от Урана и, продолжая притягивать его к себе, этим самым замедляет его движение. Это, конечно, было только предположение; чтобы проверить его, Араго предложил решение этой проблемы молодому ученому— математику и астроному — Леверье.
Леверье был твердо уверен, что неправильности в движении Урана обусловлены притягательным действием неизвестной планеты, и горячо принялся за дело. Для облегчения своих вычислений он принял соотношение Тициуса, астронома, впервые заметившего еще в ХVIII столетии, что между расстояниями различных планет существует очень простое соотношение. Если написать ряд чисел, из которых одно больше другого в 2 раза, кроме первого, которое равняется нулю:
0, 3, 6, 12, 24, 48, 96, 192,
и затем к каждому числу прибавить 4, то полученные цифры довольно точно будут выражать относительные расстояния различных планет от Солнца, причем расстояние от Земли до Солнца принимается условно равным 10.
Таким образом, ряд:
4, 7, 10, 16, 28, 52, 100, 198,
представляет приблизительное соотношение между расстояниями планет от Солнца.
В самом деле, если число 10 мы примем за действительное расстояние Земли от Солнца, то истинные расстояния планет от центрального светила выразятся следующим образом:
Меркурий Венера Земля Марс Астероиды Юпитер Сатурн Уран
3,9 7,2 10 15,2 20—35 52 95 192
Продолжая дальше этот ряд чисел, Леверье вычислил расстояние предполагаемой планеты от Солнца, а также определил положения, которые она должна была занимать на своей орбите, для того чтобы своим притяжением произвести изменения в движении Урана, соответствующие наблюдениям.
Сделав эти вычисления, Леверье стал проверять их, то есть принялся определять орбиту Урана, принимая во внимание вычисленные возмущения; оказалось, что все положения Урана, которые раньше казались непонятными, получили очень простое объяснение: разница между теорией и наблюдением не превышала 5",4.
31 августа 1846 года Леверье в докладной записке, представленной Парижской академии наук, заявил, что искомая планета должна находиться под 326° долготы в 5° к востоку от звезды дэльта Козерога.
18 сентября Леверье в письме, адресованном к Галле, директору Берлинской обсерватории, которая тогда обладала лучшими звездными картами, просил этого астронома проверить его вычисления и в указанном месте поискать вычисленную планету.
Галле получил письмо 23 сентября; пользуясь прекрасной погодой, он в тот же вечер направил трубу на указанную точку неба и тотчас же увидел звезду, которая на карте не была отмечена; она имела явственно различимый планетный диск и находилась под 327° 24' долготы, а, согласно вычислению, она должна была бы находиться под 326° 32', — долгота была определена с точностью до 1°.
Это открытие принадлежит к числу самых блестящих. Оно имеет чрезвычайно важное значение с философской точки зрения, доказывая точность и истинность тех основ, на которых зиждется научная астрономия.
Интересно то обстоятельство, что сам Леверье не полюбопытствовал даже навести трубу на ту точку неба, где, по его вычислениям, должна была находиться таинственная планета: это был астроном-математик, для которого вся вселенная состояла из уравнений и формул, основанных на теории тяготения.
При ближайшем знакомстве с новооткрытой планетой оказалось, что вычисленные для нее расстояния и время обращения далеко не соответствовали действительности, в чем каждый может убедиться из таблицы на стр. 188. Согласно ряду Тициуса, следующая за Ураном планета должна находиться, если принимать расстояние Земли от Солнца равным 10, на расстоянии 192 X 2 + 4 = 388 единицам, а с поправкой, введенной Леверье, — 361,5, что в действительности не оправдалось.
Эти два ряда так не похожи один на другой, что можно подумать, что они относятся к разным планетам, не имеющим между собой ничего общего. Можно ли на этом основании утверждать, что Леверье не открыл Нептуна? Разумеется, нет! Вся разница зависит от принятого произвольно расстояния — 36,15 вместо 30,07. Для решения вопроса о силе возмущающих влияний неизвестной планеты надо было либо считать известным расстояние и на этом основании вычислить массу искомого тела, или, наоборот, задаться величиной его массы и потом вычислить расстояние. Но каким же образом случилось, что местонахождение никому не известной планеты было предсказано с такой удивительной точностью? Да просто потому, что положение этой планеты не находилось, собственно говоря, в зависимости от вычисленной орбиты. Стоит только взглянуть на рис. 73, чтобы заметить тотчас же, что Нептун независимо от своей орбиты, своего расстояния и массы находился до 1822 года впереди Урана, а начиная с этого года — позади него.
Положение Нептуна прямо указывалось геометрически благодаря то ускоренному, то замедленному движению Урана. Вот почему долготу неизвестной планеты можно было определить почти совершенно точно.
Справедливость требует сказать, что почти за целый год до открытия Леверье, именно в октябре 1845 года, один молодой человек, едва окончивший Кембриджский университет, по имени Адаме, занимался той же проблемой, что и Леверье, и пришел почти к тем же самым результатам, что и французский ученый. Свои вычисления Адаме передал директору Гринвичской обсерватории, но тот не только не обнародовал работы своего соотечественника, но даже не дал себе труда проверить с помощью телескопа окончательные выводы, к каким пришел даровитый студент.
Нептун имеет вид звезды восьмой величины. Расстояние его от Солнца равняется, согласно новейшим определениям, 4 494 миллионам километров.
Диаметр Нептуна почти в 4 раза больше диаметра Земли, а по объему он в 60 раз больше нашей планеты. Плотность его составляет 0,3 плотности Земли, а сила тяжести мало чем разнится от той, которая господствует у нас.
Полный оборот вокруг Солнца Нептун делает в 164 года 281 день.
|
Вычисленные данные по Леверье |
Истинные данные |
|
|
Расстояние Нептуна от Солнца (в единицах расстояния Земли от Солнца) . .... . ................... Время обращения ....................................... Эксцентриситет орбиты............................... Долгота перигелия . ................................... Масса планеты по сравнению с массой Солнца ........................................................ |
36,15 217 лет 140дней 0,108 284° 1 :9 300 |
30,07 164 года 281 день 0,009 44° 1:19 300 |
Положение Нептуна прямо указывалось геометрически благодаря то ускоренному, то замедленному движению Урана. Вот почему долготу неизвестной планеты можно было определить почти совершенно точно.
Справедливость требует сказать, что почти за целый год до открытия Леверье, именно в октябре 1845 года, один молодой человек, едва окончивший Кембриджский университет, по имени Адаме, занимался той же проблемой, что и Леверье, и пришел почти к -тем же самым результатам, что и французский ученый. Свои вычисления Адаме передал директору Гринвичской обсерватории, но тот не только не обнародовал работы своего соотечественника, но даже не дал себе труда проверить с помощью телескопа окончательные выводы, к каким пришел даровитый студент.
Нептун имеет вид звезды восьмой величины. Расстояние его от Солнца равняется, согласно новейшим определениям, 4 494 миллионам километров.
Диаметр Нептуна почти в 4 раза больше диаметра Земли, а по объему он в 60 раз больше нашей планеты. Плотность его составляет 0,3 плотности Земли, а сила тяжести мало чем разнится от той, которая господствует у нас.
Полный оборот вокруг Солнца Нептун делает в 164 года 281 день.
Во сколько времени эта самая удаленная от нас планета совершает свое суточное вращение вокруг оси, мы не знаем; это вращение должно быть во всяком случае очень быстрым, напоминая по своей скорости суточное вращение Юпитера, Сатурна и Урана. Скорость вращения Нептуна вокруг оси в точности только тогда будет определена, когда мы будем обладать более совершенными оптическими инструментами, с помощью которых удастся рассмотреть какие-нибудь подробности на маленьком бледном диске далекой планеты[1]
Спектроскопическими исследованиями доказано, что на Нептуне существует атмосфера, которая по составу образующих ее газов имеет поразительное сходство с атмосферой Урана.
Количество теплоты, получаемой Нептуном от Солнца, очень незначительно. Диаметр Солнца, рассматриваемый с Нептуна, в 30 раз, а поверхность в 900 раз меньше, чем кажется нам на Земле, поэтому Нептун и получает в 900 раз меньше тепла и света, чем наша планета.
Несмотря на такие непривлекательные условия существования, мы все-таки не имеем права утверждать, что при таких условиях жизнь там не может развиваться, хотя условия для жизни на этой планете еще менее благоприятны, чем на Уране.
Само собой разумеется, что с Нептуна нас не могут видеть, как не могут видеть Венеру, Марса и Юпитера. Даже Сатурн имеет вид незначительной звезды, которая отклоняется от Солнца не больше как на 18°.
Как только сделалось известным существование Нептуна, Лассель— английский астроном — открыл в 1895 году у этой планеты спутника. Спутник Нептуна, который остался безымянным, отстоит от него на расстоянии 353 700 километров и обращается около него в 5 дней 21 час. По всей вероятности, Нептун имеет еще несколько спутников, которые пока нам не известны.
Очень вероятно, что и за Нептуном есть еще планета, которую удастся открыть только тогда, когда движение Нептуна по орбите будет изучено так хорошо, что в нем начнут находить возмущения, подобные тем, которые наблюдались в перемещении Урана по его орбите.
Можно заранее сказать, что эта неизвестная отдаленная планета должна быть звездой двенадцатой величины и двигаться почти вдвое медленнее, чем Нептун.
Расстояние ее от Солнца можно и теперь указать с приблизительной точностью, исходя из следующего соображении: намечено, что все периодические кометы имеют свои афелии вблизи орбит различных планет, которые оказывают на них притягательное действие. Но третья комета 1862 года, кружась по своей эллиптической орбите, имеет гной афелий в точке, которая в 48 раз дальше от Солнца, чем Земля. Отсюда следует, что должна существовать большая планета, орбита которой лежит на расстоянии около 7 тысяч миллионов километров от Солнца и время обращения которой вокруг центрального светила должно составлять 330 лет[2].
Мы теперь дошли до крайних владений солнечной системы, дальше начинается безбрежное царство звездных миров. Но прежде чем отправиться к ним, мы остановимся немного на кометах, но постараемся, чтобы эти удивительные небесные светила не задержали нас слишком долго.
