Забытый опыт Эйри

В 1871 году Эйри заполнил водой большой гринвичский телескоп, рискуя его испортить, и провёл серию наблюдений. Опыт должен был дать ответ на вопрос - увлекается ли эфир. Но кроме этого был получен ещё один результат противоречащий законам физики.

Не объяснён этот результат и сейчас. Об этой стороне опыта предпочли забыть.

Начнём с предыстории. В 1727 году английский астроном Джеймс Брадлей (Брэдли, James Bradley 1693-1762г) предпринял попытку измерить параллактическое смещение звезды в следствии годичного обращения Земли вокруг Солнца. Наблюдая в течении года звезду гамма Дракона, он обнаружил заметное годичное смещение её. Но смещение оказалось в противоположную сторону, от ожидаемой. Это явление он назвал звёздной аберрацией света, и связал с орбитальным движением Земли и конечностью скорости света. Оказалось, что видимые положения звёзд за год описывают на небесной сфере эллиптические траектории с диаметром до 40 угловых секунд.

Аберрация света связана с правилом сложения скоростей, и имеет наглядную аналогию в обычной жизни. Допустим, человек с зонтиком находится под дождём, капли которого падают вниз вертикально. Если человек побежит, то капли начнут падать под наклоном, ему на встречу. Чтобы не промокнуть, необходимо наклонить зонт в направлении движения.

Экспериментальные данные многих опытов указывали на то – что свет имеет волновую природу. А волны должны распространяться в какой-то среде. Эта среда должна заполнять всё пространство, так как свет распространяется всюду, если только не поглощается веществом. Так возникла теория эфира. Эфир представляли какой-то сверхтонкой, заполняющей всё пространство материей. Для объяснения опытных данных создавались различные модели эфира. Ответ на вопрос – является ли эфир неподвижным, или увлекается движущимися в нём телами, и должен был дать опыт Эйри. Идея опыта была предложена итальяно-хорватским учёным Руджером Бошковичем в 1728 году, практически сразу после открытия явления аберрации Джеймсом Брадлеем. Поэтому у Эйри были предшественники (Хук, Клинкерфус). Однако эксперименты с заполненным водой телескопом приводили к существенно различающимся результатам. И тогда Эйри использовал большой гринвичский телескоп, заполнив его внутреннее пространство водой. В чём же суть опыта?

 Угол наклона телескопа определяется отношением пути, который он «проезжает» вместе с Землёй (приблизительно 30 км/с) за время, пока свет проходит от вершины телескопа до основания, к длине телескопа. Или, что то же, угол наклона определяется отношением V/C. Где V- скорость движения телескопа (вместе с Землёй), а С – скорость распространения света внутри трубы телескопа.

 Скорость распространения света в воде отлична от скорости в воздухе, и составляет примерно 3/4 её. Следовательно, угол аберрации звёзд для телескопа заполненного водой должен измениться, увеличившись в 4/3 раза.

 И Эйри, повторил наблюдения гамма Дракона, которым занимался Брадлей, но уже через столб воды. Эксперимент подтвердил, что величина аберрации с высокой точностью не зависит от наличия водного промежутка на пути луча. Одна из моделей эфира была опровергнута, другая продолжила своё развитие. Нас это мало интересует. Тут главное в другом. Так как угол наклона телескопа, заполненного водой, не изменился в сравнении с телескопом заполненным воздухом, то тогда получается, что скорость света в воде и в воздухе одинакова. А вот это уже противоречит законам классической физики. Эксперимент проводился на хорошем оборудовании, великолепным экспериментатором. Опыт продолжался целый год, так что ошибка исключена. Но об этой стороне опыта предпочли забыть.

С другой стороны мы знаем. что классическая физика не смогла объяснить некоторые опытные данные в начале 20 века. В результате чего ей оставили роль первого приближения. Для микромира возникла новая теория, в которой не оставили места наглядным моделям. Почти полная абстракция. Ничего представить нельзя.

Внутри классической физики было не всё гладко. Поэтому она и оказалась на обочине науки. И опыт Эйри с телескопом, заполненным водой, возможно и есть ключ к исправлению ситуации. И классическая физика сможет объяснить явления микромира, и вернёт наглядность в науку. С рассуждениями на эту тему можно познакомиться здесь.

 Сэр Джордж Биддель Эйри (Sir George Biddell Airy; 1801—1892) — английский математик и астроном.

Биография

Родился в Алнике, (Нортумберленд), в 1823 окончил Кембриджский университет и до 1835 работал в нем (с 1826 — профессор математики, с 1828 — профессор астрономии и директор Кембриджской обсерватории). С 1835 по 1881 занимал должность директора Гринвичской обсерватории и Королевского астронома. В 1836 избран членом Лондонского королевского общества, в 1871—1873 — президент Лондонского королевского общества. Четырежды избирался президентом Королевского астрономического общества (в 1835—1837, 1849—1851, 1853—1855, 1863—1864).

Источник: http://massenerg.kz/index.php/18-aberratsiya-skorost-sveta.html