Космический призрак - планета Вулкан

«Они также открыли две меньшие планеты, или спутника, которые обращаются вокруг Марса, из которых внутренняя отстоит от центра основной планеты точно на три её диаметра, а внешняя — на пять; первая совершает оборот за 10 часов, а вторая за 21,5 часа, так что квадраты их периодов обращения очень близки в пропорции к кубам их расстояния от центра Марса; что очевидно показывает, что они управляются тем же законом тяготения, что влияет и на другие небесные тела»

Лемюэль Гулливер об астрономах Лапуты из «Путешествий Гулливера» Джонатана Свифта, 1726.

Планета Вулкан в наше время известна как планета, с которой происходит мистер Спок, персонаж приключенческого телесериала «Star Trek». Он показан там как очень горячая планета, населённая расой, которая подавляет эмоции и живёт логикой. Создатели этой телепрограммы, выдумавшие эту мифическую планету, несомненно очень посмеялись бы над учёными, чей поиск планеты между Меркурием и Солнцем окончился с революцией, проведённой Эйнштейном.   
  
Пока космический корабль «Маринер-10» не пролетел мимо Меркурия в 1974 г., об этой самой внутренней планете Солнечной Системы было известно очень мало. Её орбита так близка к Солнцу, что её можно видеть только в рассветных или закатных сумерках, а также во время солнечных затмений. Даже с самыми мощными телескопами о её особенностях и природе остаётся только гадать.

В XIX веке астрономы ещё не были уверены — является ли закон тяготения всемирным, или же его действие ограничено только нашей Солнечной Системой. Французский математик Юрбэн Жан Жозеф Леверье заслужил уважение научного сообщества за своё предсказание открытия Нептуна в 1846 г. Согласно теории Ньютона, гравитация есть невидимая сила, которая действует исключительно путём притяжения разных масс друг к другу. Леверье по-видимому предсказал орбиту Нептуна на основании того, каким образом его масса искажала орбиту Урана, тем самым объяснив движение внешних планет законом всемирного тяготения. Затем он взялся за объяснение внутренних планет Солнечной Системы.

Камнем преткновения здесь был Меркурий. Несмотря на самые точные расчёты, его движение по орбите по-видимому опережало расчётное. Согласно теории Ньютона, его должны были увлекать вперёд по орбите какие-то другие планеты, а лучшие наблюдения показывали, что Ньютон прав. Однако Леверье не мог объяснить 43 секунды дуги, на которые продвигается перигелий Меркурия каждое столетие. Если тяготение везде одинаково, то какая невидимая сила тянет Меркурий?

Сначала Леверье постарался выяснить, не ответственен ли за это другой материал Солнечной Системы. Кометы, пыль, метеоры и зодиакальный свет не казались предоставляющими достаточно материала. Если бы метеоров и пыли было достаточно, они образовали бы вокруг Солнца видимое кольцо, подобное кольцу Сатурна.

Один сельский врач в Огрере, Франция, сообщил, что 25 марта 1859 г. наблюдал объект размером с планету, пересекавший диск Солнца. Леверье отправился туда и расспросил астронома-любителя Лескарбо о неопознанном планетном теле.

Движение Меркурия и Венеры через диск Солнца наблюдалось с 1631 и 1639 г. соответственно. Иногда астрономы забывали, когда это происходит. 5 ноября 1789 Ла Конча из Монтевидео сообщил о неизвестной планете, пересекшей солнечный диск. 5 мая 1832 г. Фишер из Лиссабона сообщил о другой. 8 мая 1845 г. Узо из Брюсселя сообщил ещё об одной. Я удостоверился, что согласно календарям от 1788, 1829 и 1841 г., с которыми должны были сверяться эти астрономы, на эти даты было предсказано прохождение через солнечный диск Меркурия. Однако существуют десятки других сообщений, которые не совпадают с прохождениями Меркурия и Венеры; из них Леверье отобрал пять наблюдений в дополнение к наблюдению Лескарбо, и на их основании в 1859 г. рассчитал орбиту планеты, которую назвал Вулканом.

Вулкан был странной планетой. Леверье определил подробности, касающиеся её размера и орбиты, исходя из этих шести наблюдений, а также 43 секунд дуги продвижения орбиты Меркурия. Леверье сделал и другое предсказание: Вулкан должен пересечь солнечный диск 22 марта 1877 г.

В 1846 г. Леверье указал в сторону звёзд, предсказывая открытие новой планеты. Посмотрели только двое ассистентов в Берлинской Обсерватории. Был открыт Нептун. 22 марта 1877 года, похоже, все астрономы смотрели на Солнце в ожидании прохождения новой планеты. Но Вулкана никто не увидел.

Однако Вулкан не исчез совершенно. Подобно предполагаемому спутнику Венеры (о котором сообщали до 1791 г.) или планете Нэйт (удивительное открытие астронома Узо, который не смог опознать Меркурий), Вулкан продолжил существовать в научных журналах и учебниках, если не в небесах. 29 июля 1878 г. произошло полное солнечное затмение.

Обнаружением Вулкана во время этого затмения заинтересовался профессор Джеймс С. Уотсон. Если Вулкан не открывает себя проходом через солнечный диск, как предсказывал Леверье, его можно увидеть возле Солнца во время затмения. Уотсон запомнил позиции всех звёзд, которые во время этого затмения должны наблюдаться вокруг Солнца. Если бы там обнаружился ещё один яркий объект, его можно было бы идентифицировать как Вулкан. Уотсон сообщил профессору Эсафу Холлу из Военно-Морской Обсерватории США в Вашингтоне, что видел неизвестный объект, наблюдая затмение в Сепарэйшн, штат Вайоминг:

«Имею честь сообщить, что во время полной фазы затмения я наблюдал звезду 4-й — 4,5-й величины с координатами R.A. 8h. 26m. dec. 18 сев., которая, как я уверен, является планетой, находящейся внутри орбиты Меркурия... Известных звёзд на этой позиции нет...»

Профессор Льюис Свифт из Дирборнской Обсерватории наблюдал затмение возле Денвера и сказал, что видел два неизвестных объекта. Но поскольку никто больше не заметил никаких Вулканов, двойное наблюдение Свифта и наблюдение Уотсона были поставлены под вопрос и скоро дискредитированы. Согласно французскому астроному Фламмариону, эти неизвестные объекты были тетой и дзетой Рака, но это объяснение неполное. Позиции, указанные Уотсоном и Свифтом, не совпадают друг с другом, что означает, что этими профессорами было сообщено о по крайней мере трёх неизвестных объектах, по яркости соответствующих планетам.

Поскольку Вулкан не пересёк Солнце, когда ожидалось, и наблюдался во время солнечного затмения астрономами, чья репутация была поднята на смех, изменение орбиты Меркурия продолжало оставаться загадкой — до Эйнштейна.

Согласно Общей Теории Относительности Эйнштейна, как было объявлено в 1915 г., именно 43 секунды дуги продвижения перигелия Меркурия объяснялись разницей между эйнштейновской теорией гравитации, использующей римановскую геометрию искривлённого пространства, и ньютоновской теорией, использовавшей эвклидову геометрию. Даже малоизвестные продвижения перигелия орбиты Венеры (около 8 секунд дуги за столетие) и Земли (около 5 секунд) можно было объяснить Общей Теорией Относительности. Эйнштейн был быстро принят с распростёртыми объятиями астрономами и другими учёными, большинство из которых его общей теории не понимали.

До того, как предполагаемые доказательства теории Эйнштейна были предоставлены в форме фотографий затмения и спектрографий, показывающих сдвиг света гравитацией, единственным наблюдением, которое поддерживало Общую Теорию Относительности, была особенная орбита Меркурия, вычисленная Леверье более чем за 55 лет до того. Быстрое принятие теории Эйнштейна не основывалось на результатах каких-то экспериментов, а произошло благодаря её привлекательности для астрономов, математиков и физиков, поскольку она, как казалось, решала старую загадку без всякой необходимости в Вулкане.

В 1877 г. профессор Эсаф Холл открыл два маленьких спутника Марса, Фобос и Деймос. А поскольку до 1877 г. о спутниках Меркурия, Венеры или Марса ничего не было известно, их массы можно было определить только путём догадок и учитывая их предполагаемое гравитационное влияние на другие планеты и кометы. В 1877 г. массу Марса уже можно было более точно определить, наблюдая эти спутники — и она уменьшилась в сравнении со старыми оценками. С 1878 г. масса Меркурия варьировалась в астрономических учебниках более чем на 10 процентов относительно современной цифры, составляющей 5,5% массы Земли; но в 1844 г. его масса считалась более чем в 3 раза большей, чем составляет по сегодняшним оценкам.

Похоже, что массы этих планет могут меняться весьма значительно, не влияя на точные вычисления орбиты, сделанные Леверье более 130 лет назад. Астрономы и физики всё ещё продолжают утверждать, что теория Эйнштейна в совершенстве объясняет «43 секунды дуги», на которые продвигается перигелий Меркурия за столетие, и которые составляют менее 10% от продвижения, объясняемого ньютоновской физикой. Некоторые более точны и говорят: «43,03». Обитатель Вулкана мог бы сказать, что это нелогично.

Статья «Небесный призрак» («Heavenly ghost») была впервые опубликована в «The Whig-Standard Magazine» (Кингстон, Онтарио, Канада), за 30 марта 1991 г.