Оптика - Годжаев Н.М.
Скачать (прямая ссылка):
скоростью,
* Предположение Галилея о независимости скорости света от направления его
распространения на сегодняшний день вполне соответствует
действительности. Такое предположение составляет основу специальной
теории относительности.
413
равной 30 км/ч, с периодом обращения, равным одному году По этой причине
промежутки между последовательными затмениями Ио будут разными и
отличными от Т0. Такая нерегулярность во времени затмения как раз была
обнаружена Ремером. Он заметил, что в момент максимальною сближения
Юпитера с Землей (положение 3j) промежуток между последовательными
затмениями равен Т0 С удалением Земли от Юпитера (положение 3,) ио эти
промежутки увеличивались последовательно по срав-
нению с 7о Такое увеличение продолжалось до положения М. Затем наступает
уменьшение, и в положении 32 период вновь становится равным Г0. При
дальнейшем сближении Земли с Юпитером, т. е. во втором полугодии,
промежутки между последовательными затмениями Ио уменьшались и в
очередном максимальном сближении Земли и Юпигера равнялись Т9. По
наблюдениям Ремера, в наиболее благоприятных положениях М и N промежутки
между последовательными затмениями стали со-о1ветственно на 15 с больше и
меньше, чем Т0. Все это Ремер объяснил конечностью величины скорости
света. Для ее вычисления можно было бы ограничиться несколькими
измерениями промежутка времени между последовательными затмениями. Однако
в лучшем случае (в точках М и N) разница между Т0 и промежутком времени
между последовательными затмениями не больше 15 с.
Учитывая это, для увеличения точности результата Ремер вел наблюдение в
течение целого года Так как угловая
скорость обращения Юпитера вокруг Солнца меньше (период обращения Юпитера
равен 12 годам), чем угловая рис. и скорость обращения Земли, то
можно считать, что изме-
нение расстояния между Юпитером и Землей происходит за счет вращения
Земли вокруг Солнца, а не Юпитера, т. е. результат расчета будет зависеть
главным образом от диаметра орбиты Земли.
За время между последовательными затмениями на пути 3tM32 Земля удаляется
от Юпитера на определенное расстояние Дв результате чего световой
сигнал, дошедший до Земли от Ио, задерживается на Д1, = Д/,/с, 1де с -
ско-
рость света в пустоте Аналогичным образом на пути 32МЗг световой сигнал,
исходящий от Ио, достигает Земли на Д/, = Д/,/с раньше, так как в этом
случае Земля приближается к Юпитеру на расстояние ДЗа каждое
полугодие сумма
этих удалений (или же приближений) составляет не что иное, как
диаметр зем-
ной орбиты d.
Тогда, обозначив число затмений на полугодие через п, промежутки времени
между последовательными затмениями Ио в первом полугодии (ЗгМ32) - через
Тъ Г2, ..., Тп, а во втором полугодии (3sA'3j) - через Т'и 7",, ..., Т'п,
имеем:
¦П1 о,
I -- 1
Вычитая второе уравнение из первого, получим
i = 1
2d
с= --------------
? (Ti-Tl). 1
Отсюда
414
п
Как видно, i = ~2 ^ (T'i-T't)- с есть время, равное времени прохожде-" =
1
ния светом диаметра орбиты Земли. По результатам Ремера t = 22 мин.
Учитывая это и принимая во внимание, что d= 299- 10е км, Ремер нашел с -
= 225 ООО км/ч Если учесть не очень высокую точность метода Ремера, то
полученное значение с можно считать приемлемым для того времени.
Более точные фотометрические наблюдения, проводимые над затмением Ио,
дают t - 16,6 мин Если считать величину среднего диаметра орбиты Земли
равной З'Ю13 см, то получим
с 3 • 1010 см/с.
Так как в расчеты Ремера входили расстояния от Солнца до Земли и Юпитера,
а эти расстояния в те времена были известны лишь с большой погрешностью,
точность измерения скорости света этим методом была невысока Тем не менее
резу.итат Ремера, который служил доказательством того, что свет
распространяется не мгновенно, а с некоторой конечной скоростью, имел
принципиальное значенье.
Метод Брэдли. Другой астрономи"еский метод определения скорости света быт
использован в 1725 г Дж. Брэдли Он наблюдал звезду в созвездии Дракона и
обнаружил, что ее положение явно менялось в течение года. Результаты его
измерений количественно не согласовывались с теоретическими вычислениями
пгратлакткческого смещения, что позволило прийти к выводу, что это
явление не 1с>зя объяснить параллаксом. Измерения, произведенные Брэдли,
показали, что в результате годичного обращения Земли вокруг Солнца точки
кажущегося расположения звезд на небе должны описывать в общем случае
эллипсы. Эксцентриситет каждого эллипса зависит от угла р между
направлением на данную звезду и направлением скорости движения Земли по
орбите. В зависимости от конкретного значения Р эллипс может вырождаться
в прямою или превратиться в круг.
Явление, которое наблюдалось Брэдли, называется аберрацией света. Брэдли
сначала не мог объяснить свои наблюдения кажущимся периодическим
движением звезд. Наконец, благодаря случайной помощи матросов парусника,
на котором Брэдти в числе других совершал путешествие по реке Темзе, ему
