по книге Сурдина «Неуловимая планета»

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГУМАНИТАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ РЕФЕРАТ По дисциплине «Концепция современного естествознания» Студент: Преподаватель: Москва 2006 Введение Планета - небесное тело достаточно большой массы, движущееся по орбите вокруг звезды, в котором не происходят термоядерные реакции. Среди астрономов существуют разногласия по вопросу о том, какие именно небесные тела следует относить

к планетам. В реферируемой книге В.Г. Сурдина «Неуловимая планета» (издание Фрязино: «Век 2», 2006. -64 с.) рассказано об открытии планет, обстоятельствах и методах поиска, о научно-технических достижениях, которые сопутствовали этим открытиям, в период с конца XVIII века до сегодняшних дней. Акцентируя внимание на поиске гипотетической десятой планеты Солнечной системы, автор поясняет, что для астрономов из различных небесных объектов (звезд, комет,

астероидов, спутников и т.д.), наибольший научный интерес представляют планеты, в силу того, что современной науке известно небольшое количество планет (по сравнению с миллионами уже известных звёзд или тысячами астероидов) и их открытие требует значительных усилий. Поиск новых планет Исторически, начало поиску новых планет положило случайное открытие шестой планеты Солнечной системы (Урана) Вильямом Гершелем 13 марта 1781 г.

До этого события, считалось, что иных планет (кроме видимых невооруженным глазом Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна), в Солнечной системе нет: «Несмотря на разницу мировоззрений, ученые и астрологи сходились в том, что кроме пяти известных планет да еще Луны с Солнцем, иных подвижных светил на небе нет. Эта уверенность покоилась на многотысячелетнем опыте наблюдений неба невооруженным глазом и почти двух

веках наблюдения за светилами в телескоп». Мнение об отсутствии новых планет было прочным и привело к тому, что в период с 1690 г. до своего открытия в 1781 г планета Уран 20 раз попадала в объективы телескопов, но каждый раз её ошибочно принимали за звезду. Первоначально, Гершель также принял Уран за комету, но наблюдения и расчеты других астрономов доказали, что данный объект является именно планетой. Открытие новое планеты привлекло интерес к теоретическому

изучению движения небесных объектов, построению моделей и предсказанию на их основе новых планет. Задолго до открытия Урана, Иоганн Кеплер в своей работе «Космографическая тайна» в 1596 г. предложил первую модель на основе соответствия между идеальными геометрическими фигурами и орбитами планет: «Оказалось, что пять правильных многогранников, так называемых Платоновых тел: тетраэдр, куб, октаэдр, додекаэдр, икосаэдр – можно разместить внутри совокупности концентрических

сфер, радиусы которых соотносятся так же, как радиусы планетных орбит». Модель Кеплера была несовершенной и не давала прогноза существования новых планет, но вместе с тем, впервые привлекла внимание к большому промежутку между орбитами Марса и Юпитера, в котором могла бы поместиться еще одна планета. В 1766 г. Иоганн Даниель Тициус фон Виттенберг предложил простую эмпирическую модель, которая устанавливала

связь между расстоянием от Солнца до Земли и расстояниями от Солнца до других планет Солнечной системы. Модель Тициуса хорошо описывает размеры орбит известных на тот момент 5 планет. В 1772 г. правило Тициуса опубликовал Иоганн Элерт Боде, что сделало правило известным в широких кругах. Открытие в 1781 году Урана привлекло внимание к правилу

Тициуса, так как с ошибкой всего в 2% новая планета вписалась в существующую модель, что дало толчок к поискам новых планет и в первую очередь планеты между Марсом и Юпитером. По инициативе барона Франца Ксавера фон Цах в 1796 г. на астрономической конференции в Гете было решено начать систематический поиск гипотетической планеты. Но еще до начала этих поисков, 1 января 1801 года

Джузеппе Пиацци открыл новую планету между Марсом и Юпитером, которая получила название Церера. Сложности с вычислением орбиты новой планеты привели к созданию метода вычисления орбиты планеты по трем наблюдениям с Земли, который предложил Карл Фридрих Гаусс. Впоследствии, между Марсом и Юпитером было открыто значительное количество «планет» (1807 – 4, 1861-61, 1891 – 302), которые

начали называть астероидами. Появилась гипотеза, что данные объекты – осколки некогда существовавшей планеты, для которой в 1949 г. С.В. Орлов предложил название Фаэтон. Позже, были открыты и другие астероиды Солнечной системы, совершенствование методов работы (использование фотографии, а затем и компьютерной обработки изображения с телескопа) привело к тому, что к 1995 г. было открыто уже около 18 000 астероидов, а к маю 2005 года – более 277 тысяч: «Не исключено, что скоро

будут «инвентаризованы» все астероиды, диаметром более 1 км, которые могут представлять угрозу для Земли. По оценкам, в Солнечной системе существуют миллионы астероидов размеров с булыжник». Нептун и Плутон Вскоре после открытия Урана было обнаружено, что его орбита отклоняется от траектории, рассчитанной на основе законов Ньютона. В 1890 г. Жан Деламбр разработан новую математическую модель движения

Урана, которая учитывала не только притяжение со стороны Солнца, но и воздействие со стороны планет-гигантов: Юпитера и Сатурна. В рамках этой модели, орбита Урана соответствовала наблюдениям, но в 1815 г. астрономы вновь обнаружили отклонение Урана от расчетной орбиты. В 1821 г. Алексис Бувар построил новую модель, которая учитывала значение всех известных планет, но

через 10 лет расчеты вновь разошлись с наблюдениями. Возникло предположение, что на Уран оказывает влияние некая неизвестная планета. Первым работу над новой моделью начал Фридрих Вильгельм Бессель, но не успел закончить. В 1845 г. Джон Коуч Адам предложил свою модель, на основе которой рассчитал примерный квадрат неба, в котором могла находиться

новая планета, но его работа по объективным причинам не заинтересовала астрономов. В 1846 г. свою модель предложил Урбен Жан Жозеф Леверье, который точно вычислил, где должна находится трансурановая планета и уже 24 сентября 1846 г. Иоганн Готфрид Галле и его помощник Генрих Луи Д’Арре обнаружили неизвестное светило всего в одном градусе от расчетной точки, новая Планета получила название

Нептун. Открытие Нептуна подстегнуло интерес к поискам девятой, транснептуновой планеты на основе методов Адамса и Леверье. Были открыты спутники Нептуна, с их учетом Леверье построил новую модель движения Урана и Нептуна, которая понемногу расходилась с наблюдениями, что указывало на существование еще одной неизвестной планеты, но обнаружить ее в телескоп не удавалось. В период с 1905 г. по 1915 г. Персиваль Ловелл находит решения задачи о новой планете, но поиски ее

в указанном квадрате оказались безуспешными. Одновременно в Ловеллом, в 1907 г. свое решение предложил Уильям Генри Пикеринг, но и на основе его вычислений обнаружить планету не удалось. Как выяснилось позже, расчеты Ловелла и Пикеринга были достаточно точны, и в 1919 г. новая планеты даже была сфотографирована в обсерватории Маунт-Вилсон, но астрономы не заметили ее на фотопластинках.

Новая планет, которая получила называние Плутон, была открыта Клайдом Уильямом Томбо 18 февраля 1930 г который целенаправленно вел поиск новой планеты, но не использовал расчеты Ловелла и Пекеринга: «Официально об открытии девятой планеты Солнечной системы было объявлено 13 марта 1930 г в день 75-летия Ловелла». Меркурий и Вулкан Впервые на необычное поведение

Меркурия, движение которого не подчинялось уравнениям Ньютона, обратил внимание Урбен Леверье. Учет влияние других планет не позволяет полностью объяснить смещение орбиты Меркурия, что привело к необходимости либо разработать новую, неньютоновскую теория тяготения, либо найти неизвестный небесный объект, смещающий орбиту Меркурия. К началу XX века было создано несколько теорий тяготения, наибольшую из которых получила общая

теория относительности Альберта Эйнштейна, опубликованная в 1915 г которая позволила полностью объяснить странное движение Меркурия. Но вместе с тем, модель на основе ОТО исходила из предположения, что Солнце является идеальным шаром, что не наблюдается в реальности, поэтому вопрос о справедливости ОТО и объяснения смещения орбиты Меркурия на ее основе остается открытым. Попытки найти новый объект, влияющий на

Меркурий, привели к выводу, что искать такие объекты следует внутри его орбиты, так как иначе присутствие таких объектов сказывалось бы на других планетах. Еще одной возможностью объяснить странности в движении Меркурия был учет формы Солнца, которая теоретически отличается от идеального шара, но данные попытки не принесли успеха по сей день. На пути поиска новых объектов внутри орбиты Меркурия были предложены различные гипотезы: о наличии колец у

Солнца (метеоролог Бюйс-Балло), наличие астероидов между Меркурием и Солнцем (Кирквуд), о наличии новой планеты около Солнца (Леверье, 1859 г.), для которой Жак Бабине предложил называние «Вулкан». Последующие исследование окрестностей Солнца при помощи телескопов автоматической орбитальной обсерватории SOHO, запущенной в 1995 г позволяют утверждать, что крупной планеты

Вулкан вблизи Солнца не существует. Но теоретические расчеты показывают: «внутри орбиты Меркурия существует зона устойчивого движения, где могли бы сохранится небольшие фрагменты несформировавшейся планеты, похожие на астероиды». Данные фрагменты называют «вулканоидами». На движение мелких вулканоидов влияет эффект лобового давления солнечных лучей Пойтинга-Робертсона. На крупные вулканоиды большее влияние оказывает эффект лучевой отдачи (эффект

Ярковского): «На поверхности астероидов тоже есть день и ночь. Когда вращение тела уносит нагретую за день поверхность в ночную тень, накопленное тепло излучается не в сторону Солнца, а «вбок», действуя как разгонный или тормозной реактивный двигатель». В 2002 г. Юго-Западный исследовательский институт (США) совместно с НАСА начал поиск вулканоидов в борта боевых истребителей

F/A-15 при помощи специальных телекамер на высоте 15 км, в дальнейшем для этих задач предполагается использовать самолет-разведчик U-2 и вести наблюдения с высоты 22 км. Телекамеры должны обнаружить слабый свет вулканоидов, предполагается, что такой метод позволит обнаруживать вулканоиды размеров более 8 км. По мнению автора книги, открытие вулканоидов может иметь практическую ценность: «Во-первых, мы получим прекрасный плацдарм для организации стационарной солнечной обсерватории,

которая, располагаясь рядом со светилом, будет давать заблаговременный прогноз солнечной активности. Во-вторых, это идеальное место для строительства солнечных электростанций. Ведь поток солнечного света там в десятки раз мощнее, чем у Земли. И всегда чистое небо, поскольку нет атмосферы». Вывод Теоретические расчеты и наблюдения ученых за известными небесными объектами допускали существование

планет между Марсом и Юпитером, а также между Меркурием и Солнцем. В первом случае, поиски неизвестной планеты привели к открытию Главного пояса астероидов, которые является, по одной из гипотез, остатками планеты Фаэтон, а по другой – образовался вместе с Солнечной системой. Во втором случае установлено наблюдениями, что крупных планет между

Меркурием и Солнцем не существует, но ведется поиск небольших объектов - вулканоидов - вблизи Солнца. С другой стороны, наблюдаемое отклонение смещение орбиты Меркурия от расчетных значений может быть объяснено в рамках Общей теории относительности Эйнштейна. Поиск новых планет привел к открытию новых объектов Солнечной системы - астероидов, а также к развитию новых теорий и методов в физике и математике.

Вместе с тем, данное направление астрономии имеет вполне практическое значение: как, например, мониторинг крупных астероидов, которые представляют опасность для Земли.