НОВОСТИ    БИБЛИОТЕКА    ССЫЛКИ    КАРТА САЙТА    О САЙТЕ







предыдущая главасодержаниеследующая глава

§ 10. Джон Коуч Адамс и поиски неизвесткой планеты в Англии

Если следовать хронологии фактических событий, а не тех, которые оказались у всех на виду и не хронологии публикаций в официальной печати, то сначала следует изложить историю исследований английского астронома Джона Коуч а Адамса и поисков неизвестной планеты в Англии. Получилось так, что эти исследования и поиски протекали незаметно для научной общественности как в Англии, так и в Европе, и закончились внешне безрезультатно, оставив у многих горькое чувство упущенной из самых рук ценнейшей научной добычи. Их история оказалась полной и внутреннего научного драматизма, и досадных недоразумений, случайностей или ошибок. Она поучительна и очень интересна для истории науки.

Главных действующих лиц во всей этой истории трое: сам Адамс, затем глава английской астрономии того времени, директор Гринвичской обсерватории Эри, о котором мы выше уже говорили, и Джеймс Чэллис, профессор астрономии, директор Кембриджской обсерватории с 1836 года, очень опытный наблюдатель.

Адамс - ученый с блестящим математическим талантом, за которым остались признанными крупные достижения в небесной механике. Но все же, говоря о нем, нельзя уйти от мысли, что его преследовал какой-то рок невезения и неиспользованных возможностей. По силе своего научного таланта Адамс мог бы стать настоящим и достойным преемником Ньютона и создать английскую школу небесной механики, которая занялась бы комплексными работами по построению теорий движения планет и их спутников. Но этого не получилось. Такие школы были созданы во Франции во главе с Леверье и несколько позднее в США во главе с Симоном Ньюкомом (1835-1909) и именно они заняли в XIX и в начале XX веков ведущее положение в небесной механике.

Джон Коуч Адаме (1819-1892)
Джон Коуч Адаме (1819-1892)

Адамс, получив прекрасные научные результаты в 1843-1846 годах, и Чэллис, проведя огромную серию наблюдений, могли и должны были стать первыми и единственными авторами замечательного открытия неизвестной планеты. Но они ими не стали. Чэллиса преследовал рок невезенья, возможно, в еще большей мере. Его научная карьера оказалась после этого запятнанной навсегда. По отношению к Адамсу справедливость в какой-то мере была в конце концов восстановлена и его заслуги получили признание, но это случилось, пожалуй, слишком поздно. Возможно, мы ошибаемся, но нам кажется, что происшедшее в 1845-1846 годах как бы надломило Адамса, подорвало его веру в себя, ударило по всей английской астрономии и блокировало развитие небесной механики в Англии. Только Эри остался после всего случившегося невозмутимым и твердо уверенным в своей правоте и правильности своей линии. Но он не был глубоким и дальновидным теоретиком.

Джон Коуч Адамс родился в семье фермера в городке Лидкот (графство Корнуолл) в 1819 году. Еще в детстве он проявил исключительные для его возраста математические способности и в 1831 году родители послали его учиться в частную школу в Девонпорт»известную высоким уровнем преподавания. Все свободное время он проводил там в институте механики и здесь он впервые приобщился к научной литературе. Особенно его привлекала астрономическая литература, в частности, литература, посвященная кометам и затмениям. В 1835 году он сам наблюдает комету Галлея, а в 3837 году - лунное затмение, после чего публикует свою первую небольшую заметку. После окончания школы у Адамса были все основания для того, чтобы продолжить свое образование- в университете. С этой целью он весной и летом 1839 года готовится к поступлению в Кембриджский университет под руководством Дж. Мартина, выпускника этого университета. Осенью этого года он блесчяще выдерживает экзамен в колледж Септ Джона при Кембриджском университете п начинает там учебу. Его математический талант и прекрасная подготовка не остаются незамеченными. Астрономия увлекает Адамса все более и более. В 1841 году он знакомится с публикацией Эри 1832 года, в которой была изложена теория Бувара для Урана, рассказано о ее трудностях при совместном учете «старых» и «новых» наблюдений, о ее расхождениях с наблюдениями после 1820 года. Это определило научный путь Адамса на многие годы. В июле 1841 года он записывает на листке бумаги (он вел, обычно, дневник, куда заносил пометки, отмечая интересные для себя научные факты или намечая задачи для последующих исследований):

«Принял решение... приступить как можно скорее после получения степени к исследованию неправильностей в движении Урана, которые еще до сих пор не объяснены. Моя цель - установить, можно ли их приписать действию не обнаруженной еще планеты за Ураном, определить приближенно - элементы ее орбиты и пр., что приведет, вероятно, к открытию планеты».

Эта записка была найдена среди вещей Адамса после его смерти и сейчас хранится как реликвия в архиве библиотеки колледжа Септ Джона в Кембридже.

В том же 1841 году Адамс начинает изучать астрономию в качестве обычных студенческих курсов, в частности, теорию движения Луны и планет. Затем в течение всего 1842 года он готовится к знаменитому для Кембриджа ежегодному математическому конкурсу, который являлся официальным экзаменом на степень бакалавра по математическим наукам. Эти конкурсы имели в Кембридже очень давние традиции и именно они являлись как бы мерилом научных способностей выпускника. Задания включали ряд вопросов и задач как на обычные учебные темы, так и па специальные. Последние были исключительно трудными. На выполнение давалось 3 часа.

Результаты работы оценивались в очках, а затем но этим очкам выделялись победители (призеры), начиная со старшего (первого) призера. Обычно участник конкурса, выполнивший только учебные задания, по не справившийся со специальными заданиями, оказывался примерно на 23-30-м местах.

На таком конкурсе, который состоялся в январе 1843 года, Адамс стал первым призером, опередившим следующего за ним второго призера на 2000 очков: он «заработал» 4000 очков, а второй - 2000. Это - небывалый ранее случай на подобных конкурсах.

После конкурса Адамс приобретает, таким образом, степень бакалавра, и как первый призер становится членом научного совета колледжа Сент Джона и на него возлагаются определенные служебные обязанности. Но проблема Урана волнует его больше всего. Он беседует о ней со своими друзьями, те советуют ему как можно скорее за нее приняться. К этому времени у него окончательно укрепилось мнение, что неправильности в движении Урана вызваны неизвестной более далекой планетой.

Любопытно, что, как видно из записей в дневниках Адамса, его окончательно убедила научно-популярная книга Мэри Соммервиль «Связь между физическими науками». Послужив для Адамса толчком, эта книга сыграла свою немалую положительную роль в развитии астрономии.

В начале лета 1848 года Адамс уезжает на время летних каникул к себе домой в Лидкот и приступает наконец к исследованиям Урана. В октябре этого года он уже полумает первые результаты.

Эти результаты убедили его в правильности выбранного нуги, но он их не публикует и никому о них не сообщает. Он продолжает работать над этой проблемой дальше, правда, с перерывами (его отвлекали и прямые служебные обязанности в колледже и срочные астрономические исследования, связанные с анализом наблюдений комет). При этом он получает еще более точные с математической точки зрения решения проблемы. Всего, начиная с лета 1843 года до сентября 1845 года Адамс получил шесть решении, из которых каждое следующее он считал точнее предыдущего.

Здесь надо упомянуть о некоторых особенностях характера Адамса, которые сыграли немалую роль во всей истории поисков неизвестной планеты в Англии.

Хотя Адамс становился очень решительным и смелым в своих научных планах и исследованиях, но в обыденной жизни он был невероятно скромным и робким. Получив какие-либо первые результаты и будучи проницательным и дальновидным как ученый, замечая в какой мере они являются недостаточными, неполными, он всегда видел пути их улучшения и рассматривал их только как предварительные. Но по своей скромности он не считал возможным такие результаты огласить или публиковать и продолжал работать, стараясь прийти к более достойным результатам. Да и те сообщения, которые он наконец публиковал, очень сжатые, и они не отражают полностью проводившиеся им исследования.

Так первые пять решений проблемы о неизвестной планете, не увидев свет и никому не став в то время известными, перешли впоследствии лишь на полки архива Кембриджского колледжа Септ Джона, где и хранятся как огромная ценность до сих пор. Только шестое решение, правильнее сказать, только резюме результатов, которые выглядели наиболее полными и точными, Адамс решился показать в частном порядке осенью 1845 года Чэллису и Эри, кого он считал наибольшими авторитетами в астрономии. Более или менее подробно (все же, скорее, менее) об этом решении и о последнем, седьмом решении, полученном в 1846 году, рассказано в единственной статье, которая была представлена Адамсом в качестве доклада па заседании английского Королевского астрономического общества лишь в ноябре 1846 года (уже после фактического открытия Нептуна). По этой статье и по очень кратким высказываниям в литературе мы можем судить о содержании первых исследований Адамса.

Как мы уже говорили в предыдущем параграфе, предложения общего плана исследований, имеющих целью открытие неизвестной планеты, уже содержались в ряде книг и статей, публиковавшихся после 1836 года. Некоторые цитаты из них мы выше приводили.

Но как этот план реализовать?

В небесной механике далеко не достаточно одних хороших общих, но словесных идеи. Эти идеи должны быть выражены в математической форме с помощью формул и уравнений. Первостепенную важность имеет при этом также конкретность исполнения. Работы под названием «О некоторых вопросах...», где содержатся общие соображения, общие формулы, которые автор, однако, не доводит до вполне определенных ответов, могут играть в небесной механике лишь некоторую вспомогательную, промежуточную роль. Задачу надо не только математически поставить, но и разработать методику ее решения, а чтобы довести ее до настоящего конца, надо непосредственно ее решить, получить результаты качественного характера или в виде численных данных. При разработке методики и в ходе самого решения большую роль играют чисто математические идеи.

Так было и в данной проблеме неизвестной планеты, По и на пути ее математической постановки и на пути разработки конкретной методики решения и ее численной реализации имелись как принципиальные, так и очень большие технические трудности. Не забудем, что счетных машин, не говоря уже об электронных, в то время еще не было. Недаром Эри так категорически отрицательно оценивал возможность решения данной проблемы: «...я очень сомневаюсь в возможности определения положения планеты...» (в цитированном выше письме к Хассею), «...будет невозможным когда-либо найти его положение» (в письме к Е. Бувару).

Оценивая ситуацию, можно сказать, что Адамс, молодой человек, только что закончивший колледж, взявшись за такую задачу, которую сам Эри считал практически неразрешимой (а он был в Англии верховным судьей по астрономическим вопросам), совершил смелый научный шаг.

Адамс занялся так называемой обратной задачей теории возмущений в проблеме трех тел. Прямая задача состоит в том, чтобы найти возмущения данного небесного тела от другого, которое непосредственно наблюдается и движение которого известно. Методика нахождения таких возмущений в случае планет была уже к тому времени разработана.

В обратной же задаче наблюдаются и фиксируются непосредственно только сами возмущения в движении данного небесного тела или же те остаточные возмущения, которые остаются за вычетом возмущений, производимых другими известными небесными телами. Требуется определить, как же движется неизвестное небесное тело, которое вызывает именно эти возмущения, какова его масса?

Прямая задача весьма нелегка, а обратная задача неизмеримо труднее. С ситуацией, когда обратная задача значительно сложнее прямой, приходится встречаться в науке и в жизни нередко. Познакомимся теперь ближе с исследованиями Адамса.

Объектом для анализа он выбрал так называемую среднюю долготу Урана (обозначим ее через l), считая, что она более удобна для этой цели, чем истинная долгота. В невозмущенном кеплеровом движении l изменяется пропорционально времени со скоростью, равной среднему угловому движению n, т. е. она представляется формулой

l=n(t-t0)+ε,

где ε - значение средней долготы в некоторый начальный момент времени t0.

Пусть расчетное движение Урана основывается на некоторой первоначальной эллиптической орбите с элементами а (или n), е, ω, , ..., заданной на момент t0. В качестве такой орбиты Адамс выбрал орбиту Бувара (см. стр. 80), а момент t0 - 1 мая 1810 года. Вычисляемая средняя долгота lв для этого движения равна

lв=n(t-t0)+ε+δ1l, (9)

где δ1l - возмущения от Сатурна и Юпитера.

Пусть lн-lв - фиксируемые расхождения между фактической (получаемой из наблюдений) средней долготой Урана и расчетной. Эти расхождения возникают по двум причинам.

1. Элементы первоначальной эллиптической орбиты Урана обременены погрешностями.

2. Средняя долгота Урана испытывает дополнительные возмущения δl от неизвестной планеты.

Другими словами, разность lн-lв должна быть равна сумме δl и величины δэl, равной изменению средней долготы за счет поправок к элементам первоначальной орбиты, т. е.

lн-lв=δl+δэl, (10)

где δэl зависит от неизвестных поправок элементов орбиты Урана δа (или δn), δе, δε, δ, а δl - от неизвестных элементов орбиты и массы гипотетической планеты. Обозначим последние через m', а', е',...

В принципе, задача заключается в определении этих неизвестных величин так, чтобы соотношение (10) действительно выполнялось.

Далее обратимся к общей математической постановке задачи.

Если говорить более точно, то соотношение (10) выписывается на ряд моментов времени t1, t2, ..., на которые определены расхождения lн-lв. В результате получается система условных уравнений, как и в случае обычного улучшения орбит (см. § 6), но гораздо более сложной структуры.

После того, как эти условные уравнения выписаны, задача становится математически определенной. Более детально мы их рассматриваем в приложении l, а сейчас остановимся на данных об отклонениях lн-lв, которыми располагал Адамс. Эти данные представляли собой тот экспериментальный материал, на котором и основывалось решение задачи.

Адамс исходил из теории Бувара. Данные о расхождениях этой теории с наблюдениями, выполненными на Гринвичской и Кембриджской обсерваториях, были приведены Эри в его специальной работе, опубликованной в 1832 году. Дополнительные данные о наблюдениях Урана в 1832-1843 годах Эри прислал в начале 1844 года Чэллису. Адамс использовал все эти данные и вычислил расхождения lн-lв на моменты имеющихся «старых» наблюдений (до 1781 года) и на 21 момент после 1781 года.

Здесь надо заметить, что при наблюдениях фиксируются непосредственно геоцентрические (в системе координат, связанной с Землей) долготы Урана. Средние долготы Урана вдоль принятой эллиптической орбиты находятся в результате вычислений по некоторым формулам. Таким образом, значения расхождений lн-lв, полученные Адамсом, не есть результат наблюдений в чистом виде. При этом сама процедура этих вычислений Адамса вызывает некоторые возражения.

Кроме того, Адамс рассматривал расхождения не с самой теорией Бувара, а с уточненной теорией. Как мы уже говорили выше, теория Бувара содержала ряд неточностей н ошибок, поэтому Адамс постарался ее исправить. Он приводит свои окончательные поправки к формулам Бувара для средней долготы, почти не объясняя, как он их получил. В результате Адамс получает таблицу 30 значений lн-lв в секундах дуги для девяти «старых» и 21 «новых» наблюдений.

Полностью эти таблицы приведены в приложении 1. График расхождении дан на рис. 18 (На первым взгляд имеет место парадокс. Сама оригинальная теория Бувара расходилась с наблюдениями гораздо меньше, чем уточненная. Во всяком случае, с 1781 по 1820 год эти расхождения не превышали 5". Но это объясняется тем, что элементы эллиптической орбиты, указанные па сгр. 80, были подобраны именно так, чтобы удовлетворить наблюдениям 1781-1820 годов с учетом именно тех величии возмущений, которые были получены Буваром)). Глядя па него, можно сделать следующие замечания.

Рис 18. Разность между наблюденной l><sub>н</sub> и вычисленой l<sub>в</sub> средними долготами Урана для 30 моментов наблюдении в 1690-1840 годах
Рис 18. Разность между наблюденной lн и вычисленой lв средними долготами Урана для 30 моментов наблюдении в 1690-1840 годах

Видна достаточно правильная закономерность в поведении расхождений lн-lв после 1756 года. Некоторые данные, по-видимому, неточны, так как, соединив точки на графике сплошной линией, мы получим своего рода изломы, каких вообще не должно быть. Не надо забывать, что точность наблюдений составляла около 3", за счет чего такие изломы и могли появиться.

Первые пять точек на 1690-1753 годы, соответствующие «старым» наблюдениям, выглядят, конечно, несколько странно и большого доверия не вызывают. Явно не хватает наблюдений в промежутке с 1715 по 1750 год, когда расхождения сильно меняются от больших положительных до значительных отрицательных значений. Еще раз хочется с сожалением отметить, что Флемстид не использовал возможность открыть Уран и 1715 году. Тогда, конечно, Уран наблюдался бы регулярно и мы имели бы достаточно полную картину расхождений между теорией п наблюдениями сразу после 1715 года.

Далее, рассматривая возмущения δl, Адамс упрощает задачу. Он делает естественное предположение, что орбита неизвестной трансурановой планеты, как п всех других планет, является почти круговой (эллипс с малым эксцентриситетом) и очень мало наклонена к плоскости движения Земли. Имея в виду, что вычисления приближенны, Адамс просто считает наклон ее орбиты равным нулю. Тогда неизвестная орбита характеризуется четырьмя элементами: большой полуосью, эксцентриситетом (малым), долготой перигелия и средней долготой планеты в начальный момент. Он обозначил их через а', ', ω', ε' соответственно.

Но даже при таких упрощениях возмущения элементов орбиты неизвестной планеты выражаются очень сложным образом через а' (точнее, через отношение а' к больший полуоси а орбиты Урана). Поэтому Адамс сделал еще одно важное предположение, а именно, что неизвестная планета находится в среднем вдвое дальше от Солнца, чем Уран, т. е. что а/а'=0,5. Это предположение высказывалось другими астрономами раньше и вытекает из эмпирического закона Тнцнуса - Боде для планетных расстояний (см. § 7). Оно сильно облегчало задачу. Тогда, с помощью третьего закона Кеплера можно вычислить среднее движение n' неизвестной планеты. Поскольку для Урана принималось n=4°,28490 в юлианский год, то по формуле n'2/n2=a3/a'3 получалось, что n'=1°, 51494. Заметим, что, как выяснилось в дальнейшем, это предположение оказалось довольно далеким от истины, если исходить из той степени точности, к какой привыкли астрономы. Но все же оно оказало добрую услугу. В астрономии и физике часто бывает, что лучше принять сначала даже плохое предположение, чем никакое.

Общие приближенные выражения для возмущений δl при действии одной планеты на другую имелись в трудах Лапласа п другого французского астронома Густава Поптекулапа (1795-1874). Адамс использует формулы Понтекулапа и получает при своих упрощающих предположениях сравнительно простое выражение для δl. Оно было простым прежде всего потому, что предполагались известными а' и n' (см. приложение 1).

После этого Адамс получает возможность составить непосредственно условные уравнения относительно восьми неизвестных: четырех поправок (δε, δn, δe, δ к элементам первоначальной орбиты Урана, а также массы и трех элементов орбиты гипотетической планеты m', e', ε', . Всего уравнений было 30 но числу моментов времени, на которые были определены расхождения фактической и расчетной средней долготы Урана.

Теперь перед Адамсом возник вопрос о решении этих уравнений. Дело в том, что они имели сложную структуру. К ним нельзя было применить обычный метод наименьших квадратов, хорошо разработанный для линейных систем условных уравнении, которые встречались в задаче об улучшении орбит. Нужна была другая методика решения. Правда, надо сказать, что в настоящее время уравнения Адамса могли бы быть без особого труда решены с помощью электронных вычислительных машин, но тогда математики имели в своем распоряжении в качестве единственных вычислительных средств таблицы логарифмов. У Адамса не было даже помощников, которые помогли бы ему в выполнении вычислений, поэтому ему ничего не оставалось, как искать «хитрые» пути. И он их нашел. Он разработал математически изящный, остроумный и специально приспособленный именно к данной системе условных уравнений путь решения. Этот путь требовал, конечно, немалого, но все же сравнительно умеренного количества вычислений.

Адамс разработал свою методику в основном, по-видимому, еще в самом начале своих исследований, летом 1843 года. Но тогда он рассматривал наиболее простой вариант задачи: орбита неизвестной планеты предполагалась попросту круговой, так что е'=0, элемент ' отсутствовал и надо было найти лишь две неизвестные величины m' и ε', характеризующие искомую планету. При этом Адамс располагал данными наблюдений лишь за 1781-1821 годы.

С января и до конца августа 1844 года Адамс исследует более точные варианты, принимая, что орбита неизвестной планеты имеет малый эксцентриситет, и имея дело уже с четырьмя неизвестными величинами m', e', ', ε'. Кроме тою, в феврале 1844 года Адамс получил от Эри переданные через Чэллнса дополнительные данные наблюдений, которые позволили построить полную таблицу расхождений lн-lв за 1690-1840 годы. Эти варианты, - их было всего четыре, - отличались друг от друга лишь степенью полноты выражения для δl. Таким образом качественно, т. е. с точки зрения математического характера задачи, они не отличались от позднейшего, наиболее точного варианта, который Адамс исследовал в летние месяцы 1845 года и представил на суд Чэллиса и Эри. Очень жаль, что не стали известными результаты, полученные Адамсом в 1843 году (круговая орбита) и в 1844 году, которые Адамс считал недостаточно точными. Было бы очень интересно сравнить их между собой. Кроме того, возможно, они были не такими плохими, как считал сам Адамс и неплохо отвечали фактическому положению планеты. Возможно, поиски планеты могли бы быть успешными и на основании результатов Адамса 1843-1844 годов. Можно высказать сожаление, что эти результаты не были опубликованы тогда же в официальной печати хотя бы в качестве предварительных сообщений. История открытия Нептуна могла быть тогда совсем другой.

Очень правильно сказал впоследствии Эри в связи с работами Адамса:

«В некоторых случаях полезно для прогресса науки, ччобы публикации теорий, которые не оставляют сомнения в своей корректности в целом, не задерживалась до их наибольшей мыслимой степени совершенства».

Итак, история исследований Адамса уже сразу началась с ряда упущений. Очень жаль также, что Адамс отложил своп занятия неизвестной планетой с осени 1844 года до лета 1845 года (из-за служебных дел в колледже), задержав получение своих, так сказать, окончательных результатов почти на год.

Но как бы то ни было, эти окончательные, с точки зрения Адамса, результаты были получены осенью 1845 года. Проведя все вычисления по своей методике, Адамс получил, что неизвестная планета-«возмутительница» Урана, - движется по эллиптической орбите (естественно, в первом приближении) со следующими элементами па 1 октября 1845 года:

а'=38,366 а. е.,
n'=1°,5150 в юлианский год,
е' = 0,1610,
'=315°,56',
ε=323°34.

С математической точки зрения существенно отметить, что эти величины Адамс получил из своих условпых уравнений, как говорят, единственным образом, без какого-либо их подбора (см. Приложение 1). По этим элементам и найденным поправкам к первоначальным элементам орбиты Урана можно было вычислить общую поправку эl+δl средней долготы Урана. В идеале эта общая теоретическая поправка совпадала бы в пределах погрешности наблюдений со значениями lн-lв на все моменты. Отклонения же фактических зарегистрированных значений lн-lв в от вычисленных указывают на несовершенство расчетов Адамса, на неточность элементов неизвестной планеты.

Мы приводим на рис. 19 целиком график общей поправки на 1690-1840 годы. Там же для сравнения отмечены точками фактически зарегистрированные в результате наблюдений значения lн-lв (см рис. 19). Как видно из этого графика, кривая для вполне хорошо отвечает наблюдениям 1781-1840 годов. «Старые» наблюдения описываются хуже, но все же только одно наблюдение 1690 года явно выпадает.

Рис. 19. Общая поправка в средней долготе Урана по Адамсу в 1690-1840 годах. Единица времени на оси абсцисс выбрана по Адамсу и равна 3,0362 юлианского года. Начальный момент 1810 год
Рис. 19. Общая поправка в средней долготе Урана по Адамсу в 1690-1840 годах. Единица времени на оси абсцисс выбрана по Адамсу и равна 3,0362 юлианского года. Начальный момент 1810 год

По-видимому, согласование с наблюдениями для первых решении было менее хорошим и поэтому Адамс их «браковал». Но это последнее решение его удовлетворило. Он счел вполне возможным показать свои последние результаты Чэллису и Эри.

В сентябре 1845 года он передает Чэллису указанные элементы орбиты неизвестной планеты, а также предполагаемое ее положение на небе 30/IХ 1845 года, которое легко вычисляется по элементам орбиты с помощью стандартных формул небесной механики.

Надо сказать, что Адамс еще задолго до этого, а именно весной 1843 года, беседовал с Чэллисом о своих планах исследования проблемы неизвестной планеты и поисков этой планеты. Чэллис отнесся к идеям Адамса благожелательно и обещал свою помощь. И действительно, как только Адамс, получив летом 1843 года первые результаты и увидев, что не хватает наблюдений, обратился к Чэллису. Последний сразу написал (13/II 1844 года) Эри и менее чем через неделю получил от Эри нужные наблюдения.

Поэтому Адамс, передавая Чэллису предполагаемые координаты неизвестной планеты, вполне мог рассчитывать, что Чэллис, располагая превосходным 30-см телескопом Кембриджской обсерватории, сразу начнет поиски планеты-вблизи этого места.

Забегая вперед, скажем, что расхождение координат Адамса с фактическим положением неизвестной планеты (которую тогда еще никто не знал) составляло в сентябре-октябре 1845 года около 1°,9. Конечно, это не очень малая величина, - около четырех видимых диаметров Луны, - по все же вполне позволяющая вести успешный поиск. Начав наблюдения, Чэллис мог бы добиться успеха. Между прочим, впоследствии английские астрономы ставили Чэллису в вину именно то, что он такие наблюдения осенью 1845 года не начал.

Именно здесь и начинается пень недоразумении, случайностей и странных событий, которые до сих нор нельзя полностью объяснить и которые длились до самого открытия Нептуна в сентябре 1846 года, по не в Англии, а немецким астрономом Галле на Берлинской обсерватории но данным Леверье. А после октября 1846 года они повлекли за собой очень горячие споры и обвинения, в которых приняла участие вся научная, да и не только научная общественность Англии.

Прежде всего остается все же непопятным, почему Чэллис не начал поиски неизвестной планеты в сентябре 1845 года. Ведь Чэллис с самого начала относился к исследованиям Адамсл очень положительно. Получив от Адамса последние результаты, он советует немедленно отослать их в Гринвичскую обсерваторию к Эри, считая их очень важными. Так как Адамс решил передать их Эри лично, то Чэллис пишет 22/IX 1845 года благожелательное рекомендательное письмо:

«Мой друг Адамс ... закончил своп вычисления относительно возмущений Урана со стороны предполагаемой более далекой планеты и получил результаты, которые он хотел бы передать Вам лично, если Вы сможете уделить ему несколько минут Вашего драгоценного времени. Его вычисления опираются на данные наблюдений, которыми Вы так любезно снабдили пас некоторое время тому назад, а его личные качества как математика и опыт в вычислениях таковы, что я склонен рассматривать полученные выводы как заслуживающие доверия».

Казалось, что позиция Чэллиса ясна. Но, по-видимому, в глубине души он не верил в результаты Адамса по-настоящему. В этом убеждают следующие его слова, сказанные гораздо позже, в ноябре 1846 года:

«В сентябре 1845 года Адамс дал мне в руки статью, содержащую ... результаты относительно массы, среднего расстояния, средней долготы в заданную эпоху, долготы перигелия, эксцентриситета орбиты возмущающей планеты и, что самое главное для астронома-практика, - вероятное геоцентрическое положение планеты на конец сентября. Однако время было неблагоприятным для наблюдений, так как предполагаемая планета были далека от оппозиции (Аргументация неубедительна. Оппозиция Нептуна имела место н середине августа. С копна сентября можно было вести успешно наблюдения по крайней мере 1-2 месяца. Между прочим, в дальнейшем стало известно, что 25 октября 1845 года, т. е. тогда, когда Чэллис считал бесперспективным вести наблюдения на своем 30-см телескопе, молодой английский астроном Джон Хинд (1823-1895) наблюдал Нептун, на 17-см телескопе Гринвичской обсерватории, принимая ею за обычную звезду)). Но это - не единственная причина того, что в том году не была предпринята попытка наблюдать. Постановка вопроса о проведении наблюдений только на основании теоретических выводов представлялась новой и необычной. При этом в перспективе была большая и явная работа, а успех - проблематичный. Естественным было желание отсрочить эту работу до менее спекулятивных выводов».

В свете этих слов позиция Чэллиса в сентябре 1845 года представляется уже не столь ясной. Недостаток доверия к теоретическим выводам Адамса и их недооценка определенно имелись. Можно высказать и ту точку зрения, что Чэллис рассматривал результаты Адамса как прекрасные результаты начинающего молодого ученого, которые интересны именно как демонстрация его таланта. Но он не относился к ним как к фундаментальным результатам, которые важны не столько для самого Адамса, сколько для всей астрономии и, прежде всего, английской, и которые могут принести славу английской астрономии. Его рекомендательное письмо к Эри можно понимать не буквально, а как попытку выяснить позицию и мнение Эри. Удивительно, но Чэллис по всей истории поисков новой планеты лишил себя какой-либо инициативы. Решающими для него были мнения и указания Эри.

Возвратимся к рассказу о происшедших событиях. Адамс, заручившись рекомендательным письмом Чэллиса, немедленно едет в Гринвичскую обсерваторию, один из главных астрономических центров, с нетерпением и надеждой ожидая первой встречи с ее директором и главой английской астрономии. Но вместо встречи происходит серия недоразумений, сыгравших печальную роль.

Началось с того, что Адамс не застает Эри в обсерватории, так как последний уехал в это время во Францию. Адамс оставляет лишь рекомендательное письмо Чэллиса. Всего навсего через неделю Эри возвращается и, как всегда, отвечает Чэллису сразу (29 сентября) и даже проявляет при этом явный интерес к данному вопросу:

«... Передайте м-ру Адамсу, что я очень заинтересован предметом его исследований и что я буду очень рад получить от него но этому поводу письмо».

В октябре Адамс по дороге из Лидкота назад в Кембридж заезжает в Лондон и Гринвич, надеясь все же передать лично свои результаты Эри. И опять он не застает Эри дома. Тогда он оставляет для него краткое сообщение с резюме своих результатов с просьбой передать на словах, что он зайдет несколько позже. Эта просьба как будто исполнена не была и когда через два-три часа Адамс снопа подошел к дому Эри, ему отворил дверь дворецкий со словами, что королевский астроном обедает и его тревожить нельзя. Адамс уезжает в Кембридж, считая, что его попросту отказались принять.

Это было первым досадным недоразумением. Возможно, что если бы личная встреча Длимся и Эри состоялась, дальнейшие попеки Нептуна сложились бы иначе.

Мы знаем, что и сегодня многие научные и прочие вопросы очень часто решаются гораздо быстрее, оперативнее и эффективнее во время личных встреч, чем с помощью обмена письмами. Возможно, Адамс смог бы более или менее подробно рассказать о всех своих исследованиях, включая математические летали, и поколебать скептическое отношение Эри к проблеме существования и поиска неизвестной планеты. В той же краткой записке на одну страницу, которую Адамс оставил для Эри (рассчитывая, по-видимому, пояснить остальное в личном разговоре) содержались, кроме очень кратких общих замечаний, элементы орбиты неизвестной планеты п остаточные расхождения между расчетной и фактической средней долготой после учета возмущений от неизвестной планеты.

Очень естественно, что Эри отнесся к этой записке весьма холодно. Как мы говорили выше, Эри все же мало верил или даже просто не верил, что наблюдаемые неправильности в движении Урана вызваны притяжением неизвестной планеты. Он допускал существование неточностей в вычисленных возмущениях от известных планет, возможность поправок к закону притяжения Ньютона. Если он п соглашался с гипотезой о существовании новой планеты, то во всяком случае считал задачу о нахождении этой планеты почти неразрешимой, Последнее мнение было обусловлено, как мы говорили выше, в частности, тем, что Эри обладал сугубо практическим складом ума и не имел доверия к теоретическим исследованиям.

Представим теперь положение Эри. Какой-то молодой человек, по-видимому, только-только начинающий свой научный путь, - а Эри, по отзывам современников, всегда скептически оценивал способности молодых ученых вообще, - передает, не соизволив подождать и лично поговорить (!), краткую записку, в которой объясняет, что завершено решение труднейшей задачи, беспокоившей весь астрономический мир почти пятнадцать лет. У пего было, правда, рекомендательное письмо Чэллиса. По ведь известно, что Чэллнс очень добр, снисходителен и к тому же прежде всего практик, так что едва ли он компетентен в данном сложном теоретическом вопросе.

Именно так мог рассуждать Эри. Конечно, оглядываясь сейчас назад, мы можем определенно сказать, что Эри был неправ. Конечно, он должен был бы немедленно вызвать Адамса к себе, поговорить с ним, опубликовать его результаты, мобилизовать Гринвичскую обсерваторию па поиски новой планеты. Вполне вероятно, что тогда эта планета (не будем гадать, назвали бы ее «Нептун») была бы обнаружена довольно скоро, т. е. на целый год раньше, чем ее увидел в телескоп Галле.

По Эри отнесся к записке Адамса явно отрицательно. Он не пошел навстречу Адамсу ни словом, ни делом. Вопреки своему правилу, он не отвечал Адамсу целых две недели. Наконец, 5 ноября 1845 года он написал ответное письмо, по оно выглядело отпиской. Вот оно:

«Я очень благодарен за письмо с результатами, которые Вы оставили мне несколько дней тому назад и которые указывают на возмущения Урана от планеты с некоторыми предполагаемыми (Эри пишет «предполагаемые», выражая свое неверие в то, что эти элементы вычислены методами небесной механики на основании наблюденных возмущений Урана. Правда. Адамс привел в записке свои результаты без объяснений, каким образом он их получил)) элементами орбиты. Числа для остаточных расхождений весьма и весьма удовлетворительны... Но я был бы очень рад узнать, могут ли эти предполагаемые возмущения объяснить ошибку в радиусе-векторе Урана. Сейчас эта ошибка весьма значительна».

Адамс расценил это письмо, по-видимому, именно как отписку и посчитал наверное, что ответ не требуется. Позднее он как-то сказал: «Мне надо было бы тогда ответить, но вопрос казался мне тривиальным».

Конечно, с нашей точки зрения в нынешнее время, этот вопрос тривиален. Нельзя ставить вопрос об отклонениях в долготе, и об отклонениях в радиусе-векторе отдельно. Возмущения меняют положение Урана в пространстве. Поэтому меняются одновременно и долгота и радиус-вектор. Все эти изменения должна отражать единая теория. Пели теория правильно описывает отклонения в долготе, которая гораздо более чувствительна к возмущениям, чем радиус-вектор, то с большой вероятностью можно полагать, что теория является правильной в целом, т. е. она должна соответствовать всем наблюдаемым возмущениям.

Все обстоятельства и точки зрения, связанные с злополучным радиусом-вектором, трудно объяснить до сих пор. Они противоречивы. Эри считал вопрос о радиусе-векторе очень серьезным. Позднее он писал:

«Я рассматривал проверку факта, объясняется ли ошибка в радиусе-векторе той же формулой, что и ошибка в долготе, действительно, как решающий момент».

И еще в письме к Чэллису 19 декабря 18-16 года:

«Требовали объяснения два момента, которые, возможно, были независимыми друг от друга и каждый из которых мог бы анализироваться отдельно: ошибка в долготе и ошибка в радиусе-векторе. Априори нет причин полагать, что гипотеза, которая объясняет ошибку в долготе, объяснит также ошибку в радиусе-векторе. Если Адамс после удовлетворительного объяснения ошибки в долготе... превратил бы свои формулы для возмущений радиуса-вектора в числа и если бы эти числа расходились с наблюдаемыми отклонениями радиуса-вектора, то теория оказалась бы ошибочной не из-за какой-либо ошибки Адамса, а ввиду несостоятельности закона протяжения. Следовательно, от этого вопроса зависело, будет ли закон притяжения признаваться и далее или он будет дискредитирован».

Следовательно, Эри даже в 1845 году все еще не доверял полностью закону притяжения Ньютона и, ставя вопрос о возмущениях радиуса-вектора, преследовал довольно далекие цели.

Таким образом, точка зрения Эри в какой-то мере становится понятной, но все же признать се правомерной нельзя. Скептицизм в отношении триумфально шествовавшего закона Ньютона, да еще выражаемый одним из выдающихся астрономов своего времени, выглядит, по крайней мере странным.

Известный французский астроном Андрэ Данжом (1890-1067) считал, что требование Эри решить вопрос о возмущениях радиуса-вектора затормозило на целый год открытие Нептуна. Но часть вины Данжон относил и за счет самого Адамса. Он пишет:

«Молодой неизвестный студент хвастался, что он решил проблему, трудность которой отпугивала наиболее умелых; он представил окончательные результаты, никак не указывая всему миру путь, которым он следовал. Разве не прав был учитель, к которому он обратился, потребовавший дополнительную информацию, некоторую гарантию! Не сам ли Адамс затормозил открытие Нептуна, не сочтя нужным ответить на поставленный вопрос?»

Эри позже говорил:

«Молчание Адамса воздвигло настоящий барьер перед дальнейшими контактами. Для меня было просто невозможным снова ему писать».

Таким образом, Адамс совершил ошибку, не ответив сразу на вопрос Эри. Почему он так поступил, остается все же неясным. Леверье на аналогичный вопрос Эри (об этом будет написано ниже) ответил немедленно и Эри оказался удовлетворенным.

Правда, в конце концов Адамс ответил Эри, по лишь тогда, когда этот ответ уже был никому не нужен.

«Едва ли нужно говорить, как я глубоко сожалею... о задержке ответа на Ваш вопрос относительно радиуса-вектора Урана в письме от 8 ноября 1845 года. В смягчение своей вины, но не в оправдание, я хочу сказать, что я не осознавал то значение, которое Вы придавали моему ответу и я не имел ни малейшего понятия, что Вы испытывали в связи с этим трудности... Я нашел, что если я просто исправлю эллиптические элементы, чтобы удовлетворить как можно лучше современным наблюдениям, ... то соответствующее увеличение значений радиуса-вектора не будет слишком отличаться от того, что дает моя теория... Я был очень огорчен, не сумев Вас повидать, когда я приходил к Вам в обсерваторию второй раз, так как я чувствовал, что все обстоятельства могли бы быть разъяснены лучше в течение получаса личной беседы, чем посредством многих писем». Это было 18 ноября 1846 года.

Любопытно то обстоятельство, что Адамс, Эри и Чэллис все же встречались все вместе в один из дней 4, 5, 6 декабря 1845 года. О факте такой встречи упоминает сам Эри. Однако осталось неизвестным, о чем они беседовали. Как это ни странно, по никто из них впоследствии ничего не говорил о содержании этой встречи. Почему же они тогда не выяснили все недоразумения? Почему эта встреча никак не повлияла (а может быть, повлияла отрицательно?) на дальнейшие поиски новой планеты? Это остается непонятным.

Об интересном факте сообщается в книге М. Гроссера. В октябре 1845 года Эри случайно показал результаты Адамса известному английскому астроному-любптелю Вильяму Доусу (1799-1868) и опн произвели на того глубочайшее впечатление. Доус сразу же написал своему другу, такому же астроному-любителю Вильяму Ласселю (1799-1880), как раз устанавливавшему в это время самый большой в Англии телескоп-рефлектор с диаметром зеркала 61 см в своей частной обсерватории (Приставка «любитель» в случае астронома, имеющего D своем распоряжении обсерваторию с подобным телескопом, звучи г довольно условно. Между прочим, именно Лассель открыл в 1846 году спутник Нептуна - Тритон, а в 1851 году два спутника Урана - Ариэль и Умбрюль )) (напомним, что наибольшие телескопы-рефлекторы в Гринвиче и Кембридже имели объективы диаметром 17 и 30 см соответственно). Он сообщил Ласселю предполагаемые координаты планеты (по-видимому, он их вычислил сам по элементам Адамса) и просил поискать в окрестности данной точки неба звезду, имеющую форму диска.

Отметим, что опытный астроном-любитель Доус сразу советует искать новую планету, прежде всего исходя из того, что она имеет видимый диск, т. е. по ее внешнему виду. Сам Адамс это тоже понимал, но четкой рекомендации об этом не высказал. Но ведь он был теоретиком. Между тем этот факт упустили в дальнейшем и Эри и Чэллис, опытнейшие наблюдатели, возглавляющие главные государственные обсерватории в Англии, что сказалось в конечном итоге отрицательно.

Вообще говоря, если бы Лассель начал поиски, то вероятность обнаружения планеты осенью 1845 года была весьма велика. Но случилось так, что Лассель в это время болел. Когда же он выздоровел, то письмо Доуса с координатами планеты у себя не нашел. Из-за большой занятости Лассель ничего предпринимать не стал и позднее он очень сожалел об этом. Но, по-видимому, ни Доус, ни Лассель не придавали очень большого значения этим наблюдениям, и их интерес к ним был мимолетным. Иначе описанное обстоятельство не помешало бы наблюдениям. Лассель мог еще раз обратиться к Доусу или же Доус мог через некоторое время спросить Ласселя, как идут наблюдения и, выяснив, что они не ведутся, снова прислать координаты.

Итак, все вместе взятое: отрицательная позиция Эри, недооценка Чэллисом результатов Адамса, различные случайности, нежелание Адамса ответить сразу Эри и т. д. привели к тому, что результаты Адамса, полученные осенью 1845 года, остались без движения и последствий и были положены, так сказать, под сукно. Никто из английских астрономов, кому было известно о работе Адамса, (а о ней знали, во всяком случае, Эри, Чэллис, Доус, Лассель и, возможно, другие) не начали наблюдения с целью поисков новой планеты в этом году.

Мы уже говорили выше, что можно сожалеть о том, что не были опубликованы предварительные исследования Адамса в 1843-1844 годах. Тем.более досадно, что не были сразу опубликованы в открытой печати достаточно полные результаты, полученные Адамсом осенью 1845 года. Одни частные записки Чэллису и Эри оказались недостаточными. Несомненно, что после опубликования эти результаты привлекли бы внимание многих астрономов и кто-нибудь стал бы вести наблюдения.

Вообще, нежелание Адамса публиковаться в открытой печати остается до сих пор еще более непонятным, чем его нежелание ответить Эри на вопрос относительно радиус-вектора.

В случае с Эри он мог чувствовать себя обиженным и считать его вопрос отпиской, которая означает, что Эри просто не хочет с ним беседовать по поводу неизвестной планеты. Но что ему мешало послать заметку с его результатами или даже более подробную статью с изложением всей методики анализа в один из астрономических журналов, если он верил в свои результаты? Кстати, в ноябре 1845 года Адамс был избран членом Английского Королевского Астрономического общества и имел право самостоятельно представлять статьи в известный журнал «Ежемесячные заметки», издаваемый этим обществом.

Можно предположить, что явно отрицательное отношение Эри к его первым результатам посеяло в Адамсе неуверенность и он хотел получить еще более надежные результаты и только после этого публиковать. Действительно, с начала 1846 года Адамс начал исследовать еще один вариант (уже шестой) своего решения проблемы, который он считал еще более точным.

Позднее, уже после открытия Нептуна, одна из английских газет, обвиняя Эри и Адамса, писала:

«Поразителен тот факт, что королевский астроном обладал данными, которые позволяли открыть новую планету еще годом раньше. С другой стороны, представляется экстраординарным, что компетентный математик, который определил орбиту возмущающего тела, довольствовался тем, что держал результаты при себе, не публикуя их так долго в печати».

Любопытна другая интерпретация молчания Адамcа, вытекающая из его собственных слов:

«Причина, по которой я сообщил о моих результатах сначала английским астрономам и не опубликовал их, как я мог бы сделать, заключалась в том, что я хотел, чтобы именно они поискали планету и нашли ее. Тогда заслуга открытия принадлежала бы полностью моей стране».

Правда, эти слова были сказаны не по горячим следам, а лишь в 1886 году, т. е. через 40 лет после описываемых событий, в одном из его частных писем. На таком большом удалении прошедшее может приобрести другую окраску.

Но если это и так, то подобный план был наивен п он, естественно, потерпел фиаско. Очень жаль, что старшие коллеги Адамса не высказали по этому вопросу свое веское мнение. Эри объяснил свою позицию так:

«Я считал установление ошибки в радиусе-векторе Урана очень важным... И я ждал с большим беспокойством ответа Адамса на мой вопрос. Если бы он был положительным, то я сразу использовал бы все мое влияние... чтобы обеспечить опубликование теории Адамса. По некоторым причинам, о которых я не знаю, возможно, случайным, я не получил немедленного ответа. Я глубоко сожалею об этом по многим причинам. Пока я ожидал более полной информации о теории Адамса, до меня дошли сведения о других, причем более значительных, исследованиях».

И еще:

«Первый, кто должен был публиковать результаты - это Адамс, второй - Чэллис. Я же - третий. По передо мной стояло серьезное препятствие: Адамс не ответил па мое письмо».

Итак, с сентября 1845 года до июля 1846 года результаты, полученные Адамсом, не имели никакого практического эффекта. В печати о них не появилось ни слова. Никто из астрономов не вел поисков повой планеты.

При изложении дальнейших событии в Англии надо обязательно подключить уже имя Леверье. С первым сообщением по проблеме Урана он выступил на заседании Парижской Академии наук в ноябре 1845 года. Тут же оно было опубликовано в «Докладах», издаваемых Академией. Леверье, естественно, ничего не знал об исследованиях Адамса. В этой первой статье он еще ничего не говорит о неизвестной планете. Он приводит только вычисления возмущений Урана от Сатурна и Юпитера, т. е. повторяет в целом то, что делал Бувар, но на более высоком уровне. Изложение ведется очень подробно, исправляются все неточности Бувара. Эри познакомился с этой статьей в декабре 1845 года и был восхищен. Именно ее он имел в виду, когда говорил «о других, более значительных, исследованиях».

В июне 1846 года Леверье представляет в Парижскую Академию наук и публикует вторую статью о движении Урана. Здесь Леверье занимается непосредственно гипотезой о неизвестной планете и, основываясь в целом на том же принципе, что и Адамс, получает примерно тот же результат. В конце июня Эри знакомится с этой статьей Леверье. Она производит па Эри такое большое впечатление, что его позиция и мнение в отношении проблемы новой планеты полностью меняются.

Мы приведем высказывание Эри целиком в следующем параграфе, посвященном Леверье, а здесь ограничимся такими его словами:

«... До сих пор я считал, что все же остается место для сомнений относительно правильности исследований Адамса... Но после этой статьи я поверил в вычисления и Адамса, и Леверье...»

Эри тут же проявляет инициативу в организации поисков повой планеты. 29 июня он на специальном приеме в Гринвичской обсерватории беседует с Чэллисом и Джоном Гсршелем и предлагает начать такие наблюдения. Они были действительно начаты Чэллнсом, по только в конце июля па Кембриджской обсерватории.

Но все же и в действиях Эри можно отметить ряд непонятных моментов и начало этих поисков не обошлось без странных событии.

По существу, история исследований Урана и открытия Нептуна развивается после первой статьи Леверье как бы в двух параллельных плоскостях или как два одинаковых действия драмы - на соседних сценах: одной, открытой, во Франции, другой, закрытой в Англии. Леверье и никто во Франции не знали об исследованиях Адамса. Но Эри уже знал об исследованиях как Адамса, так и Леверье. Почему oн нe стал связующим звеном между ними? Почему он не сообщил Леверье, что Адамс проводил аналогичные исследования и получил аналогичные результаты? Ведь это было так естественно!

«Почему после публикации Леверье в июне 1846 года не была оповещена вся Европа о том, что Адамс еще в сентябре 1845 года сделал все это», - писал в письме к Эри в ноябре 1846 года профессор геологин Седжвик.

Несмотря па то, что Эри полностью изменил свое отношение ко всей проблеме и сам поставил вопрос о поиске новой планеты, он все же сам лично в этот поиск не включился и не привлек кого-либо па Гринвичской обсерватории. Удивительно, но он даже отвергает просьбу Леверье о таком поиске.

Любопытен также тот факт, что Эри вместе с Петером Ганзеном посетили 2 июля 1846 года Кембридж и встретились случайно с Адамсом. Это была вторая ьстреча Эри и Адамса. И опять, как и после первой встречи, осталось неизвестным, о чем они беседовали. Адамс об этой встрече ничего позже не писал. Одним словом, разговора между Эри п Адамсом, который был так необходим, снова не получилось.

Тем не менее Эри обращается 9 июля 1846 года к Чэллпсу уже с прямой просьбой начать поиски планеты, а 13 июля пишет Чэллнсу вторично, излагая план наблюдении п подчеркивая всю их важность. Тон этих писем Эри не имеет ничего общего с его прежней отрицательной и скептической позицией. Он просит провести наблюдения именно Чэллиса, а не организовывает эти наблюдения у себя в Гринвиче потому что, по его мнению, 30-см телескоп Кембриджской обсерватории гораздо более пригоден для этой цели, чем 17-см телескоп Гринвичской обсерватории.

Заметим тут же, что Джон Хинд, который видел Нептун в 18-cм телескоп еще 25 октября 1845 юда на своей частной обсерватории в Лондоне, повторно его наблюдал 7 сентября 1816 года, не зная, что это - планета. Таким образом, на Гринвичской обсерватории вблизи Лондона можно было сделать то же самое. По-видимому, Эри просто не хотел нарушать твердо установленный график работы обсерватории и включать в него дополнительные наблюдения.

Как бы то ни было, Чэллнсу просьба была направлена и это было очень важным. Но здесь происходит непонятная метаморфоза с Чэдлнсом.

Выше мы говорили о том, ч го летом и осенью 1845 года Чэллис проявил интерес к исследованиям Адамса. Правда, активных действий, в том числе и наблюдений, он не предпринимал. Но сейчас, т. е. летом 1846 года, Эри сам просит об организации наблюдений. Чэллпс же проявляет теперь непонятную пассивность и отсутствие интереса. Только 29 июля, т. е. через полтора месяца после просьбы Эрп, он приступает к наблюдениям, но относится к ним, пожалуй, как к рутинным служебным обязанностям, растянутым па долгий-долгий срок, а не как к делу, которое, что называется, «горит» и требует рвения и большого желания. Однако даже при всем этом лишь не совсем рационально составленный план наблюдении и чистые случайности не позволили Чэллису открыть новую планету в самое ближайшее время.

План наблюдений, составленный Чэллисом по рекомендации Эрн, заключался в следующем.

Было намечено просмотреть по крайней мере три раза участок неба вдоль эклиптики длиной 30° п шириной 10° с центром около предсказываемой и Адамсом и Леверье гелиоцентрической долготы планеты 325°. При этом Чэллис собирался отметить координаты каждой звезды, а затем путем сравнения результатов в двух сериях наолюдений одного и того же участка установись, какая звезда изменила свое положение. Такое перемещение и выдаст планету, движущуюся по отношению к звездам Для наблюдений Чэллис решил использовать на своем 30-см телескопе окуляр, дающий увеличение в 166 раз и при котором поле зрения охватывало 9 минут дуги, т. е. немногим больше четверти видимого диаметра Луны. Конечно, этот план был очень громоздким п трудоемким, тем более, что Чэллпе решил отмечать все звезды до 11-й звездной величины. Адамс же советовал искать планету среди звезд не более 9-й величины.

Таких звезд вдвое-втрое меньше. Кроме того, Чэллис нe использовал тот факт, что планета должна иметь видимый диск. Удивительно, что такие опытные наблюдатели как Чэллис и Эри упустили из виду это обстоятельство.

Данные о теоретическом положении новой планеты Чэллис получил от Адамса, который по просьбе Чэллиса вычислил эфемериду, т. е. ожидаемые видимые координаты планеты на небе на период с 20 июля по 8 октября 1846 года. Противостояние (оппозиция планеты) приходилось, по вычислениям Адамса, на 20 августа, так что время наблюдений в конце июля и в августе 1846 года было благоприятным.

Внешне наблюдения Чэллиса проходили так.

Начав 29 июля просматривать участок неба вблизи точки, указанной теорией, Чэллис постепенно продвигался от одного участка к другому во всей намеченной области. Время от времени он повторял наблюдения на одном и том же участке, т. е. второй раз отмечал координаты имеющихся там звезд и сравнивал эти координаты с полученными при первом просмотре. Хотя ему помогали при этом один или два ассистента, по наблюдения продвигались медленно. В одну ночь, если небо не было закрыто облаками, он отмечал положения до нескольких сотен звезд.

Такие рутинные наблюдения Чэллис продолжал ровно два месяца, до 29 сентября. За это время он пронаблюдал около 3000 звезд и все проверенные им (дважды измеренные) «оказались на одном и том же месте». Планеты как будто не было.

Что же делал все это время Адамс?

После того, как он передал в сентябре 1845 года полученные им элементы орбиты неизвестной планеты Чэллису и Эри, он продолжал работать дальше, стараясь найти еще более точное решение.

Дело в том, что решение, полученное им летом 1845 года, все же не удовлетворяло его целиком. Как мы говорили выше, теоретическая поправка выражалась как сумма поправки δэl за счет исправления элементов первоначальной эллиптической орбиты Урана и возмущений δl от неизвестной планеты. При этом в конце концов Адамс получил, что хорошо в целом отвечает значениям расхождений lн-lп, вычисленным по наблюдениям (см. рис. 19). Сами значения достигали 70"-80". По поправка δэl и возмущения δl в отдельности оказывались для решения Адамса весьма большими, достигающими в отдельные моменты 300", т. е. превышающими lн-lп в четыре раза.

Приведем для наглядности графики для δэl и δl на 1750-1840 годы (рис. 20).

Рис. 20 Поведение поправки δ><sub>э</sub>l и возмущения δl в долготе Урана в промежутке времени 1750-1840 годы
Рис. 20 Поведение поправки δэl и возмущения δl в долготе Урана в промежутке времени 1750-1840 годы

Такая ситуация, когда два источника больших ошибок, объединяясь, дают в несколько раз меньшую ошибку, всегда как бы компенсируя друг друга, мало вероятна, так же как мало вероятен правильный ответ в задаче после последовательно допущенных двух ошибок.

Кроме этого, Адамс после вычисления окончательных расхождений (невязок) между наблюденной средней долготой Урана и вычисленной па 1840- 1845 годы, согласно своему решению получил довольно большие числа, явно превышающие ошибки наблюдений (табл. 11). Поэтому желание Адамса получить более точные результаты было вполне естественным. По как это сделать?

Таблица 11
Год Набл.-Вычисл.
1843 7",11
1844 8",79
1845 12",40

Решение самих условных уравнений было получено как будто достаточно точное. Один слабый пункт во всей методике анализа все же имелся. Это - предположение, что неизвестная планета расположена в среднем вдвое дальше от Солнца, чем Уран (а'=2а), опирающееся, по существу, лишь на некоторые общие соображении о структуре Солнечной системы, а не на непосредственные данные о возмущениях Урана.

Адамс, обладая огромной научной интуицией и исходя, по-видимому, из каких-то предварительны к численных прикидок, пришел к выводу, что условные уравнения и их решение будут лучше, если принять меньшее значение для среднего расстояния а' неизвестной планеты. Правда, поскольку вера в закон планетных расстояний Тициуса - Боде в то время была велика, то Адамс решил лишь слегка отклониться от него, принимая а/а'=0,515, т. е.

а'=1,942а=37,248 а. е.

С этим значением а' Адамс провел по той же методике, что и в предыдущем варианте (а'=2а), все вычисления и получил к началу сентября 1846 года еще одно решение проблемы. Оно было уже последним и шестым, если считать все решения Лдамса, найденные с 1843 года.

2-го сентября Адамс пишег Эри в Гринвич, сообщая ему о своих новых результатах:

«Решил повторить вычисления, принимая другую гипотезу относительно среднего расстояния... Эксцентриситет, полученный при моих первых вычислениях, также слишком велик, чтобы быть вероятным. Я нашел также, что хотя согласие между теорией и наблюдениями продолжало оставаться весьма удовлетворительным до 1840 года, но в последующие годы разности становятся очень ощутимыми. Я надеялся, что эта ошибка, как и эксцентриситет, уменьшится, если взять другое среднее расстояние. Я предположил, что это расстояние меньше первого на 1/30 часть. Результаты получились удовлетворительными и, по-видимому, при дальнейшем уменьшенни расстояния согласие между теорией и последними наблюдениями покажется полным, эксцентриситет будет сведён одновременно к очень малой величине».... (Именно так и оказалось фактически. Замечательный пример научной проницательности)) (разрядка наша; - авторы). Мои элементы на I/Х 1846 года:

-
- Гипотеза I Гипотеза II
Средняя долгота 325°8' 323°2'
Долгота перигелия 315°57' 299°11'
Эксцентриситет 0,16103 0,12062
Масса 0,00016563 0,00015003

Адамс приводит далее в письме остаточные расхождения между наблюденной и вычисленной средней долготой для «старых» наблюдений 1712-1771 годов и «новых», 1781-1840 годов, в случае обеих гипотез. Он пишет также о намерении составить краткий отчет о своих исследованиях для публичного сообщения. Почему же так поздно?

Эри в это время находился в Европе и это письмо ни на что не повлияло.

Последнее решение Адамс считал более точным, чем предыдущее. В литературе, где излагаются результаты Адамса, приводятся элементы орбиты, отвечающие именно этому решению. Остаточные расхождения средней долготы Урана на 1843-1845 годы получаются в этом случае несколько меньшими, чем ранее (табл. 12). Теоретическая поправка δl для этого решения отвечала фактически значениям lн-lв в 1690-1840 годах почти так же, как и для предыдущего решения, но важно, что поправки δэl и δl в отдельности оказались все же значительно меньшими (в полтора раза), чем раньше. Они выглядели более естественными.

Таблица
Год Набл.-Вычисл.
1843 5",77
1844 7",05
1845 10",18

Этот материал Адамс готовит срочно для доклада на заседаниях «Английского общества по развитию науки», которые проходили в сентябре в Саутгемптоне. Именно о таком докладе упоминал он в письме к Эри.

К сожалению, доклад не состоялся, так как Адамс приезжает в Саутгемптон 15 сентября, а секция А (математика и физика) закончила свою работу днем раньше. Таким образом, Адамс упустил последний шанс сделать свои исследования достоянием общественности.

Через неделю, 23 сентября, новая планета уже была обнаружена на Берлинской обсерватории. Но Адамс в этот день еще не знает об этом открытии. Он еще полон планов и надежд. Дело в том, что последнее решение, хотя и лучше предыдущего, но тоже далекое от идеального. Остаточные расхождения на 1843-1845 годы все же не малы, а на 1690-1771 годы они даже несколько хуже, чем для предыдущего решения. На 1690 год расхождение получилось равным 50",0 (вместо 44",4).

Но Адамс чувствовал, что он находится на правильном пути. Кроме подчеркнутых выше слов в письме к Эри, можно привести следующие слова, сказанные позднее: «Отношение ошибок в 1843-1845 годах при первой и второй гипотезах равно 5:4. По-видимому, если принять а/а'=0,574 (т. е. а'- 1,742 а=33,42 а. е.; -авторы), то результаты окажутся еще лучше».

Фактическое значение среднего расстояния искомой планеты оказалось равным, как выяснилось позднее, а'=30,06 а. е. Приняв а'=33,42 а. е., Адамс достиг бы примерно середины промежутка между точным значением и первой гипотезой (а'= 38,4 а.е.). Несомненно, результаты стали бы лучше, и была бы видна также перспектива дальнейшего улучшения. Вполне вероятно, что Адамс смог бы приблизиться к почти точным значениям элементов орбиты искомой планеты.

Чэллис в последние дни сентября тоже еще не знал, что упустил честь первого открытия планеты и продолжал свои рутинные поиски. Но у него еще оставалась возможность независимого открытия новой планеты. Эта возможность предоставилась ему 6 последнюю ночь его наблюдений 29 сентября.

Дело в том, что в этот день он прочитал третью статью Леверье, в которой давалась четкая рекомендация искать планету по видимому диску. Чэллис сразу оценил, что очень хорошо использовать этот факт при поисках и в ту же ночь он приступил к наблюдениям иначе, чем раньше. Он просмотрел сразу довольно большую полосу вдоль все намеченной области по долготе, обращая внимание на вид звезд. После трех часов наблюдений он отметил около 300 звезд и вдруг замечает звезду, у которой виден как будто диск. Чэллис говорит об этом своему ассистенту и мог бы сразу это проверить, повторив наблюдения этой же звезды с другим окуляром, дающим большее увеличение. Диск, если он действительно имелся, был бы виден тогда более отчетливо. Но по какой-то случайности Чэллис этого не сделал.

В следующую ночь, т. е. 30 сентября, Чэллис не наблюдал, так как считал, что наблюдениям мешает Луна, переместившаяся в изучаемую часть неба. 1 октября он прочитал в лондонской газете «Таймс» об обнаружении новой планеты еще 23 сентября на Берлинской обсерватории и именно в той области неба, где искал он сам. Можно себе представить, что чувствовал Чэллис в этот день. Весь его цикл двухмесячных наблюдений бесславно закончился.

Но Чэллиса ожидало еще несравнимо большее огорчение, когда он стал просматривать записи своих наблюдений. Ему понадобилось очень мало времени, чтобы буквально с ужасом убедиться, что фактически он наблюдал новую планету уже три (!) раза: 4 и августа, а также 29 сентября. При этом 12 августа было всего навсего четвертым днем наблюдений после их начала, 29 июля (без учета пасмурных ночей).

То, что произошло 29 сентября, мы уже описали. Что касается 12 августа, то также произошла чистая случайность. Сравнивая положения звезд, наблюдавшихся 30 июля и 12 августа на одном и том же участке, Чэллис дошел до звезды с номером 39 и остановился, так как в списке под этой звездой была проведена черта, означающая обычно конец наблюдений.

Однако на самом деле эта черта, проведенная ассистентом Чэллиса, указывала лишь на кратковременный перерыв в наблюдениях из-за набежавших, а затем ушедших облаков. Поэтому остались звезды, наблюденные 30 июля и 12 августа, положения которых Чэллис не сравнил между собой. Между тем звезда под номером 49, наблюдавшаяся 12 августа, отсутствовала среди наблюденных 30 июля. Она изменила свое положение, т. е. это была не звезда. Это была планета, которую Чэллис искал.

Таким образом, затрать Чэллис еще несколько минут на сравнение положений звезд от № 39 до № 49, и честь открытия Нептуна принадлежала бы ему.

Продолжая далее анализ своих записей, Чэллис легко обнаружил, что эту же «звезду» он наблюдал 4 августа и что в третий раз он наблюдал ее 29 сентября, заметив у нее видимый диск.

Таким образом, в последнюю ночь своих наблюдений Чэллис упустил свой последний шаис. Тогда Чэллису и Адамсу вместе с Леверье и Галле принадлежала бы одинаковая честь независимого открытия новой планеты.

Кстати, Чэллис совершил ошибку и 30 сентября, отказавшись совсем от наблюдений. Джон Хинд, о котором мы уже упоминали, именно 30 сентября наблюдал новую планету на своем l8-см телескопе. Конечно, ему помогло то, что он уже знал об открытии планеты и знал, следовательно, ее положение на небе.

Но существенно то, что он ясно видел планету и вполне различал диск, несмотря на свет Луны и не совсем чистое небо, Чэллис же посчитал, что он не сможет увидеть планету при таком свете Луны на 30-см телескопе.

Адамс узнал об открытии новой планеты, по-видимому, к,ак и Чэллис, из лондонской газеты 1 октября. Эри - 29 сентября, когда он находился в гостях у Гапзена в Готе.

На этом и закончилось самое запутанное действие в истории открытия Нептуна. Адамс не опубликовал к этому времени еще ни одной заметки о своих исследованиях. Его имя совершенно не известно в Европе. Да и в Англии лишь немногие анали, что Адамс имеет самое близкое отношение к открытой планете.

Ни одной заметки о своих наблюдениях и поисках неизвестной планеты не опубликовал и Чэллис. Вся частная переписка по поводу этой планеты не выходила за пределы домашних архивов.

В заключение приведем на рис. 21 графики расхождений между фактической истинной долготой Нептуна и долготой, вычисляемой по двум указанным выше вариантам орбиты Адамса для этой планеты.

Рис. 21. Расхождение между вычисленной и истинной долготой Нептуна. А1, А2 - два варианта Адамса, Л - вариант Леверье
Рис. 21. Расхождение между вычисленной и истинной долготой Нептуна. А1, А2 - два варианта Адамса, Л - вариант Леверье

Там же нанесен для сравнения график расхождений в случае орбиты Леверье.

Любопытно отметить, что вариант А2 (а'=2а), который Адамс считал худшим, отвечает истинным положениям Нептуна до 1851 года значительно лучше, чем вариант А1 (а'=1,942 а). В 1845-1846годах ошибка для варианта А2 составляет 1°,7-1°,9, а для варианта А1 почти в полтора раза больше Оба варианта соответствуют в целом хуже фактическим положениям Нептуна на небе, чем орбита Леверье, особенно на 1840-1845 годы, однако после 1851 года предсказания по орбитам Адамса становятся лучше.

В таблице 13 приведена эфемерида неизвестной планеты, т. е. таблица ее ожидаемых координат, которую Адамс вычислил, по-видимому, согласно второму варианту его орбиты и передал Чэллису в июле 1846 года.

Таблица 13
- Прямое восхождение α Склонение δ
20 июля 21h51m,3 -13°0'
9 августа 21h49m,3 -13°9'
29 августа 21h47m,9 -13°18'
18 сентября 21h46m,5 -13°26'
8 октября 21h45m,1 -13°33'

Адамс вычислил несколько таких эфемерид, принимая разные значения элементов орбиты неизвестной планеты, близкие к его решению. Но именно эфемериду из таблицы 13 привел позже в своей статье Чэллис. На рис. 22 указана видимая траектория на небе, соответствующая данной эфемериде. Там же отмечены фактические положения Нептуна 4 августа, 12 августа и 29 сентября, как их отметил Чэллис, не зная, что это - планета, которую он безуспешно искал.

Рис, 22. Фактическая (сплошная линия) и вычисленная Адамсом (пунктирная) траектории и положения Нептуна в различные дни июля - сентября 1846 года
Рис, 22. Фактическая (сплошная линия) и вычисленная Адамсом (пунктирная) траектории и положения Нептуна в различные дни июля - сентября 1846 года

предыдущая главасодержаниеследующая глава







© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2019
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://12apr.su/ 'Библиотека по астрономии и космонавтике'

Рейтинг@Mail.ru Rambler s Top100