Расширяя границы Вселенной: История астрономии в задачах - Гусев Евгений Иванович (читать книги онлайн бесплатно серию книг TXT) 📗

3.45. Почему для объяснения фотометрического парадокса не могла быть принята идея о наличии в межзвёздном пространстве тёмного поглощающего вещества?

3.46. Как Л. Больцман опроверг вывод Р. Клаузиуса и У. Томсона о неизбежности тепловой смерти Вселенной?

3.47. В древнем Китае (I‑II вв. н. э.) астрономы считали Землю центральным телом бесконечной Вселенной. Найдите логическое противоречие в этой идее.

3.48. Какой довод приводил Н. Кузанский (1401–1464) в пользу неограниченности Вселенной?

3.49. Как обосновывал И. Ньютон идею бесконечной Вселенной?

3.50. Как при помощи астрономических наблюдений была опровергнута теория о «космическом эфире» — вещественной среде, якобы заполняющей мировое пространство? Считалось, что свет есть колебательное движение частиц «эфира», а явление поляризации света даже свидетельствует об упругости «эфира».

3.51. Подчёркивая грандиозность Вселенной, Коперник утверждал, что отношение расстояния от Земли до Солнца к расстоянию до неподвижных звёзд меньше, чем отношение радиуса Земли к расстоянию от Земли до Солнца. По мнению Кеплера, «радиус Вселенной» во столько раз больше радиуса Солнечной системы, ограниченной по тогдашним воззрениям орбитой Сатурна, во сколько раз радиус орбиты Сатурна больше радиуса Солнца. Кто из учёных — Коперник или Кеплер — был ближе к истине?

3.52. В книге Ю. М. Чернова «Земля и звёзды. Повесть о Павле Штернберге» (М.: Политиздат, 1975) описан эпизод первого знакомства московского астронома Павла Карловича Штернберга с известной книгой Карла Маркса. Дело было осенью…

Насколько правдиво это описание с точки зрения астрономии?

3.53. В 1960–х годах в советской астрономии происходила активная борьба двух космогонических концепций:

1) образование космических тел из диффузного вещества (московская школа);

2) возникновение космических тел из сверхплотного состояния, так называемых D — тел (бюраканская школа).

В отношении формирования звёзд и планет победила первая концепция. Однако нельзя ли указать космические объекты, похожие на D — тела?

3.54. Какие астрономические явления приводил В. А. Амбарцумян в подтверждение своей космогонической гипотезы?

Раздел 4 Познание солнечной системы

4.1. Аристарх Самосский (310–230 гг. до н. э.) придумал остроумный способ определения расстояния от Земли до Солнца. Он предложил сравнить интервалы времени между новолунием и первой четвертью, а также между первой четвертью и полнолунием. Чем ближе расположено Солнце к Земле, тем больше должна быть разница между этими интервалами времени.

На рисунке показаны Солнце (S), Земля (E) и орбита Луны. Положение Луны в точках N, Q и F соответствует новолунию, первой четверти и полнолунию. Из простых геометрических соображений следует, что ∠HEQ=∠ESQ, следовательно, HQ/HE=QE/ES. Аристарх из наблюдений определил, что первая четверть синодического месяца (от новолуния до первой четверти) почти на 12 часов короче второй. Отсюда он получил, что расстояние Солнце — Земля приблизительно в 19 раз больше расстояния Земля — Луна. Это значение признавалось астрономами на протяжении более чем полутора тысяч лет.

К задаче 4.1. Метод Аристарха Самосского определения расстояния до Солнца.

Почему теоретически безупречный метод Аристарха дал такую большую погрешность при определении отношения расстояний до Луны и до Солнца?

4.2. Почему солнечный параллакс не определяют путём наблюдения самого Солнца, как это делается с планетами и звёздами? Какие наблюдения проводят для определения параллакса Солнца?

4.3. В начале XVIII в. Эдмонд Галлей предложил простой способ определения суточного параллакса Солнца: предлагалось наблюдать прохождение Венеры по диску Солнца из двух точек на земной поверхности, удалённых одна от другой по широте. У каждого наблюдателя видимая траектория Венеры на фоне солнечного диска изобразится отрезком прямой, но из‑за параллактического смещения эти отрезки будут иметь разную длину. Определив интервалы времени между вступлением и сходом планеты с диска Солнца, можно легко найти длины хорд в угловом измерении и по ним вычислить расстояние между хордами, которое будет равно разности параллаксов Венеры и Солнца. Отношение параллаксов известно и равно обратному отношению расстояний Солнце — Земля и Солнце — Венера. Из этих двух соотношений простое вычисление позволяет найти истинное значение параллаксов Солнца и Венеры, первый из которых очень важен для определения всех расстояний в Солнечной системе. Почему метод Галлея, несмотря на принципиальную простоту и несложность в практическом плане, давал большую погрешность и был заменён другими, более точными методами?

4.4. Метод определения параллакса Солнца по наблюдениям Марса во время его противостояния был предложен французскими учёными Д. Кассини и Ш. Рише. Он даёт точность в 2–3 раза более высокую, чем наблюдения прохождения Венеры по диску Солнца. Суть метода заключается в измерении параллактического смещения планеты при наблюдении её из различных точек Земли. Для вычисления солнечного параллакса по этим данным используется известное значение отношения больших полуосей орбит Земли и Марса. Почему и этот метод определения солнечного параллакса был отвергнут? Позиционные наблюдения каких объектов дают самую высокую точность определения солнечного параллакса?

4.5. Наблюдения какой малой планеты позволили определить параллакс Солнца с высокой точностью?

4.6. Как измерить расстояние от Земли до Солнца, производя в течение года спектральные наблюдения звёзд, расположенных близ эклиптики?

4.7. На основе жизненного опыта сделайте качественные заключения о расстоянии до Солнца, а также о форме, температуре поверхности, спектре и фазовом состоянии вещества светила.

4.8. Почему некоторое время существовала гипотеза о том, что Солнце — твёрдое, холодное тело, окружённое светящейся оболочкой?

4.9. Известны наблюдения солнечных пятен до изобретения телескопа или без его использования. Каким образом они проводились?

4.10. Какие наблюдения солнечных пятен подтвердили их принадлежность к светилу?

4.11. Каким образом было обнаружено вращение Солнца?

4.12. Почему наблюдатели XVII‑XIX веков давали весьма противоречивые данные о периоде вращения Солнца? Галилей — примерно лунный месяц, Шейнер — 27^d, Кассини — 25,58^d, Деламбр — 25^d, Ложье — 25,34^d, Бем — 25,52^d, Кизеус — 25,09^d. Данные Галилея и Шейнера относятся к синодическому периоду вращения Солнца.

4.13. В учебных изданиях часто указывается, что сидерический период вращения экваториального пояса Солнца составляет 25 суток. Так ли это?

4.14. Вращение Солнца происходит с востока на запад, т. е. восточный край приближается к нам, а западный удаляется. Земля же вращается с запада на восток. Параллельны или антипараллельны векторы угловых скоростей Солнца и Земли?

4.15. Английский астроном Р. К. Кэррингтон (1826–1875) обнаружил, что в начале июня и начале декабря каждого года движение солнечных пятен по диску светила происходит по прямым линиям; с июня по декабрь пятна движутся по кривым, выгнутым к северу, а с декабря по июнь — выгнутым к югу. С чем связаны такие вариации траекторий солнечных пятен?

4.16. Как отличить солнечное пятно от планеты, оказавшейся между наблюдателем и Солнцем?

4.17. Немецкий астроном — любитель Генрих Швабе (1789–1875) многие годы неутомимо и терпеливо пытался обнаружить гипотетическую планету внутри орбиты Меркурия во время её прохождения по диску Солнца. Для этого он систематически, начиная с 1826 года, в течение 43 лет зарисовывал расположение пятен на солнечной поверхности. Новую планету он не нашёл. Однако, потерпев в своих поисках неудачу, он всё же сделал важное открытие, касающееся самого Солнца. Что обнаружил Швабе?