Гравитоскоп. Иван Ярковский
Иван Осипович Ярковский и его Гравитоскоп. В 1887 г. Ярковский выдвинул «Кинетическую гипотезу Всемирного тяготения». В своей теории он дает тяготению чисто механистическое толкование, полагая, что гравитационное ускорение тел связано с давлением на них хаотически движущихся частиц Эфира.
Ярковский представлял Эфир (гипотетическую среду, переносящую световые колебания) как вполне материальный газ из микроскопических твердых частиц. Атомы же химических элементов он считал значительно более крупными агрегатами этих Эфирных частиц.
Каждое физическое тело, по мысли Ярковского, постоянно поглощает частицы Эфира, которые внутри него объединяются в химические элементы, увеличивая тем самым массу тела — таким образом звезды и планеты растут. А эффект гравитации сводится к простому экранированию: присутствие рядом массивного тела, поглощающего поток эфирных частиц, вызывает асимметрию действующего «Эфирного давления», что и проявляется как притяжение к этому телу.
Из этого выводилась формула Закона Всемирного тяготения, которая отличалась от формулы Ньютона переменным значением коэффициента размерности (в современных учебниках он называется гравитационной постоянной). Ярковский сознавал, что его гипотеза вызовет массу возражений.
Поэтому, будучи человеком основательным, он сначала издал свою работу на французском языке, наиболее распространенном в науке тех лет, под названием “Hypothese cinetique de la gravitation universelle, en connexion avec la formation des elements chimiques” (СПб, 1888). Триста экземпляров он разослал известным ученым из разных стран. Титульный лист второго (посмертного) издания книги Ярковского «Всемирное тяготение» стран и от многих адресатов получил ответы.
Изучив отзывы, Иван Осипович заканчивает разработку своей идеи и через год издает уже более обширный и полный труд «Всемирное тяготение как следствие образования весомой материи внутри небесных тел. Кинетическая гипотеза» (М., 1889). Всем прочим физическим явлениям Ярковский также попытался дать чисто «кинетическое» объяснение.
Так, например, модель Вселенной с ее сложными физико химическими явлениями он создал, опираясь лишь на идею существования материального эфира и объясняя межмолекулярные силы взаимодействием атомов эфира с физическими агрегатами тела.
С помощью той же кинетической гипотезы И. Ярковский предложил свое толкование периодичности химических элементов и их свойств. Кроме того, исследователь обсуждал оригинальные гипотезы эволюции звезд, земного магнетизма, вулканической деятельности.
Одним из главных следствий кинетической гипотезы гравитации Ярковского был эффект частичного экранирования тяготения: взаимное притяжение двух тел должно было ослабляться, если между ними располагалось третье тело.
Пытаясь проверить это опытным путем, Иван Ярковский создал чувствительный измеритель силы тяжести : гравитоскоп
На протяжении нескольких лет ежедневно по 5–6 раз в день проводил с его помощью измерения, пытаясь обнаружить эффект, связанный с суточным и годичным движением Земли, играющей роль экрана для наблюдателя на ее поверхности. При этом он старался максимально учесть влияние иных причин: вместе с показаниями гравитоскопа он фиксировал температуру и давление воздуха.
Заметив регулярные вариации силы тяжести, Ярковский решил, что эффект экранирования обнаружен, но с выводами все-таки не спешил.
Справедливость своей теории Ярковский пытался проверить даже во время полного солнечного затмения 7 августа 1887 г., когда роль гравитационного экрана играла Луна. Вероятно, именно этот последний опыт убедил Ярковского в необходимости опубликовать свою теорию гравитации.
Его гипотеза относится к тем механистическим моделям тяготения, которые были порождены в XIX веке успехами кинетической теории газов. На определенном этапе развития науки такие модели были весьма популярны. Но в конце концов это направление было признано тупиковым, и профессиональные физики более к нему не обращались.
Таким образом, оригинальная механистическая теория Ярковского не нашла подтверждения, но все-таки один предсказанный им астрономический эффект стал полезным инструментом современной науки. Речь идет о так называемом «эффекте Ярковского».
Пытливый исследователь пришел к этой идее в поисках ответа на вопрос: «Почему движение планет не тормозится сопротивлением эфира?». Ведь само существование светоносного эфира Ярковский нисколько не подвергал сомнению и считал его тонкой, но вполне ощутимой средой, состоящей из микроскопических частиц и тормозящей движение всех погруженных в нее тел.
Однако астрономия неопровержимо доказывала, что подобного замедления в движении небесных тел не замечается. Иван Осипович так объяснял суть эффекта.
По его мнению, планета поглощает эфир, который в ее недрах частично превращается в химические элементы, а частично — покидает планету. Чем выше температура поверхности планеты в данном месте, тем интенсивнее частицы эфира устремляются наружу, создавая эффект отдачи.
Если планета не имеет суточного вращения, то наиболее теплой является полуденная часть ее шара; и в этом случае эффект отдачи действует вдоль линии притяжения к Солнцу, немного ослабляя его. (В сегодняшней терминологии мы назвали бы это «давлением солнечного света».)
У вращающейся планеты суточное движение переносит нагретый участок Гравитоскоп Ярковского поверхности к вечерней стороне шара, следовательно, эффект отдачи будет сильнее всего именно там и станет подталкивать планету вдоль орбиты в направлении утреннего терминатора. Значит, указанный эффект будет противодействовать сопротивлению эфира. «Итак, — заключает Ярковский, — двигатель планет — это солнечные лучи».
Многое изменилось за прошедшее столетие в наших представлениях о природе света. Сегодня мы уже не нуждаемся в эфире, чтобы описывать распространение света и перенос им импульса. Это свойство электромагнитных колебаний следует из волновых уравнений Максвелла. Квантовая теория сделала световое давление вполне «ощутимым» на уровне здравого смысла. Казалось бы, все это лишает оснований рассуждения Ярковского.
Однако подмеченный им небесно-механический эффект все же имеет место и играет важную роль в жизни планетной системы.
Речь идет о воздействии солнечного света на движение небольших космических тел, например, астероидов. Освещенная солнечным светом поверхность астероида нагревается и, пытаясь охладиться, излучает в космос инфракрасные лучи. Поток тепла действует как реактивный двигатель: он слегка толкает астероид в сторону, противоположную направлению излучения.
Поскольку все астероиды, подобно планетам, вращаются вокруг оси, на их поверхности тоже происходит смена дня и ночи. Когда вращение тела уносит нагретую за день поверхность астероида в ночную тень, накопленное тепло излучается «в сторону», действуя как разгонный или тормозной реактивный двигатель.
Если вращение отклоняет нагретую поверхность астероида вперед по курсу, то эффект Ярковского тормозит движение тела, и оно, опускаясь по орбите, приближается к Солнцу. Если же теплая поверхность за счет вращения разворачивается назад, то лучевой импульс подгоняет движение тела и поднимает его орбиту, удаляя тело от Солнца. В последние годы интерес к движению астероидов, пересекающих орбиту Земли, значительно возрос.
Оказалось, что для точного прогноза возможности столкновения следует обязательно учитывать «эффект Ярковского». В 2003 г. эффект, предсказанный Ярковским в далеком 1900 г., был подтвержден экспериментально группой американских ученых под руководством Стивена Чесли и Стивена Остро из лаборатория реактивного движения NASA с помощью радиотелескопа Аресибо, расположенного в ПуэртоРико. Именно «эффект Ярковского» позволил объяснить загадочную особенность астероида Аполло, открытого еще в 1862 г.
В настоящее время «эффект Ярковского» больше известен как эффект Ярковского-Окифи-Радзиевского-Паддака: YORP-эффект (сокращение от англ. Yarkovsky–O’Keefe–Radzievskii–Paddack effect). Только в наше время стало очевидным, сколько вопросов, актуальных и сегодня, поднял в своих научных работах И. О. Ярковский.
Многие из них значительно опережали свое время. Множество смелых предположений содержится в трудах Ярковского, а это, кроме выше упомянутой, книги «Новый взгляд на причины метеорологических явлений» (М., 1891), «Увлечение математическими теориями в современной науке» (М., 1893), «Строение материи и молекулярные силы» (М., 1894), «Плотность светового эфира и оказываемое им сопротивление движению» (Брянск, 1901), многочисленные статьи в периодических изданиях.
Полезное чтение:
