Запланированное открытие

Как одно из наиболее впечатляющих подтверждений теории тяготения Ньютона следует рассматривать историю открытия восьмой планеты Солнечной системы.

В мартовскую ночь 1781 г. астроном Вильям Гершель, проводя в Англии регулярные наблюдения неба, открыл первую из неизвестных доныне планет, которая позднее была названа Ураном. Не стоит даже говорить о том, с какой страстью накинулись на нее астрономы. Особенно интересными представлялись математические расчеты орбиты новой планеты: ведь эта слабо светящаяся "звезда" перемещалась очень медленно. Вследствие своей наибольшей удаленности от Солнца (19,2 а. е.) она должна была совершать полный оборот вокруг центрального светила не менее чем за 84 года. Для точного определения орбиты небесного тела требовалось проследить достаточно большой участок его пути. Однако астрономы оказались весьма изобретательными: они стали рыться в старых книгах с надеждой найти какие-либо данные (возможно, оставшиеся до сих пор неизвестными) о "блуждающей звезде".

Вильям Гершель

Надежды оправдались. Из необработанных результатов более ранних наблюдений оказалось возможным получить приближенные координаты этого объекта в те далекие годы, и теперь оставалось лишь терпеливо ждать, когда он вновь появится в данном районе. При отсутствии старых каталогов подобные изыскания, позволявшие убедиться в том, что наблюдатели уже когда-то видели Уран, но принимали его за неподвижную звезду, были бы невозможны. Самое раннее из найденных наблюдений было выполнено за 91 год до открытия планеты Гершелем. Тогда Уран зарегистрировал в своих записях знаменитый английский астроном Джон Флемстид (1646-1719), первый директор Гринвичской обсерватории. Джеймс Брадлей (1692-1762), преемник Флемстида в Гринвиче, наблюдал Уран в общей сложности 17 раз. Наконец, были также обнаружены результаты наблюдений немецкого астронома Тобиаса Майера (1723-1762), относящиеся к 1756 г., и французского астронома П. К. Лемонье, датированные 1768 г. Поскольку данные об орбите Урана были лишь приближенными, далеко не во всех названных случаях можно было бы с уверенностью полагать, что наблюдался именно Уран.

Глобусные часы Георга Ролля и Иоганна Рейн-хольда (Аугсбург, 1586 г.)

Парижская Академия наук даже назначила премию за точное определение орбиты вновь открытой планеты. Серьезным претендентом на эту премию был французский астроном Жан Жозеф Деламбр (1749-1822), составивший, между прочим, таблицы движения планеты, которые вплоть до 1811 г. давали результаты, лишь на малый угол (порядка 1/100 диаметра полной Луны) отличавшиеся от наблюдаемых сегодня значений.

Позднее, когда число точных наблюдений положений Урана достаточно возросло, А. Бувар попытался составить новые таблицы движения планеты. Однако более ранние наблюдения при этом никак не согласовывались с его результатами. Бувар терялся в догадках о возможной причине этого явления. Скорее всего можно было предположить, что старые наблюдения слишком неточны. Но Бувар допускал и другую возможность. Он не исключал, что на движение планеты оказывает влияние масса более отдаленной неизвестной "блуждающей звезды". Этот взгляд разделял и Бессель. Он надеялся посредством анализа имеющихся наблюдений (их стало уже 361) обогатить науку. При этом имелось в виду не что иное, как открытие новой планеты. Работа была, конечно, очень трудоемкой. Собственно наблюдения составляли только незначительную часть ее. Хотя Бессель и его ученик Флемминг были исполнены самых радужных надежд, они так и не довели до конца свой замысел.

Большего успеха добились два молодых астронома: Джон Коуч Адаме (1819-1892) в Кембридже и Урбен Жан Жозеф Леверье (1811-1877) в Париже.

Адамс закончил вычисления примерно в 1845 г. Он был твердо убежден, что отклонения в орбите Урана вызваны "вмешательством" какой-то неизвестной планеты. Адаме рассчитал положение последней и сообщил данные Дж. Чэллису, профессору астрономии в Кембридже. Он надеялся, что Чэллис тотчас предпримет поиск планеты, но профессор положил "числовую акробатику" студента в ящик письменного стола. Лишь год спустя он вспомнил об этой работе и занялся наблюдениями указанной области неба. Сегодня нам известно, что с 4 по 12 августа 1846 г. Чэллис действительно наблюдал новую планету. Однако сам он этого не знал, потому что ограничился лишь наблюдением, не попытавшись его обработать.

Между тем Леверье независимо от Адамса также достиг цели своих исследований. Именно в это время он собирался написать Иоганну Готфриду Галле (1812-1910) из Берлинской обсерватории, который незадолго перед тем прислал ему свою диссертацию. В письме Леверье сообщил Галле вычисленные эфемериды предполагаемой планеты и просил его "выделить несколько мгновений для обследования участка неба, где можно ожидать появления новой планеты". Галле добился согласия своего шефа, профессора Энке, в принципе очень скептически относившегося ко всей этой шумихе вокруг "мнимой" новой планеты. Но в тот день, 24 сентября 1846 г., Энке праздновал свое 55-летие, и. возможно, именно это обстоятельство сделало его более снисходительным. Итак, Энке дал согласие, и, когда прекрасный осенний день сменился безоблачной ночью, просьбу парижского коллеги постарались уважить.

Молодой сотрудник (тогда ему было всего 24 года) Генрих Луи д 'Аррест, позднее директор обсерватории в Копенгагене, предложил воспользоваться при наблюдениях новыми, так называемыми Берлинскими академическими звездными картами, которые появились совсем недавно в результате длительных работ, завершенных благодаря деятельности Бесселя. Карта с интересующим участком неба тогда только прибыла из типографии и поэтому имелась лишь в Берлинской обсерватории.

Взглянув в телескоп буквально несколько раз, Галле обнаружил в поле зрения "звезду" малой яркости, не обозначенную на карте. В присутствии Энке наблюдение "подозрительного" объекта продолжалось всю ночь; однако тогда не удалось обнаружить движения, которого следовало бы ожидать от планеты. Только в следующую ночь стало очевидно: открыта новая планета Солнечной системы! Имя Галле сразу появилось у всех на устах. Он и по сей день широко известен как открыватель Нептуна. Конечно, планету удалось бы найти и без новой звездной карты, но в процессе поиска карта показала себя как прекрасное вспомогательное средство.

Поскольку действительное положение вновь открытой планеты отличалось от предварительно вычисленного Леверье примерно на 2 диаметра полной Луны, некоторые астрономы рассматривали это открытие как счастливую случайность. Известный немецкий математик Карл Густав Якоб Якоби (1804-1851) адресовал подобным скептикам очень меткие слова: "Нужно только восхищаться, как из таких малочисленных ненадежных данных... оказалось возможным получить столь точные результаты; это можно объяснить лишь чрезвычайно осторожным использованием всех вспомогательных средств. Тем, кто считает данное открытие случайным из-за меньшей согласованности результатов, чем это должно быть по природе вещей, следовало бы пожелать быть в состоянии делать столь же "случайные" открытия."

Открытие Нептуна явилось большим событием в науке XIX в. Тем не менее многие специалисты продолжали сомневаться в том, что это действительно были возмущения орбиты Урана: вполне возможно, считали они, что в глубинах космического пространства, где пролегает орбита далекого Урана, закон тяготения уже не обладает полной силой. Но практическая перепроверка результатов опровергла все сомнения. Огромное значение открытию Нептуна придавал Фридрих Энгельс, говоривший, что благодаря ему была окончательно доказана справедливость картины мира, созданной Коперником. Действительно, открытие Нептуна венчает собой историю гелиоцентрической картины мира. Открытие никогда ранее не виденной планеты на основе ньютонового закона тяготения поистине явилось триумфом Коперника. Подобный триумф во многом был подготовлен союзом небесной механики и всевозрастающей точности искусства наблюдения. Грандиозным практическим доказательством истинности законов Ньютона, а также открытий его научных предшественников и преемников в нашем столетии стали искусственные небесные тела, созданные человеком и посланные им в космическое пространство.