Космические хроники, или Почему инопланетяне до сих пор нас не нашли

Астрофизики редко открывают новые законы природы. Мы не можем управлять теми объектами, которые изучаем. Наши телескопы – пассивные инструменты, которые не могут велеть космосу делать то или это. Возьмем, к примеру, планету Уран, которую в 1781 году открыл английский астроном Уильям Гершель (ее видели и до этого, но ошибочно считали звездой). По мере того как в последовавшие за этим открытием десятилетия накапливались наблюдательные данные, люди стали замечать, что Уран немного отклонился от траектории, соответствующей Ньютоновскому закону тяготения, который к тому времени был уже хорошо проверен на наблюдениях других планет и их спутников. Некоторые выдающиеся астрономы предположили, что на таких больших расстояниях от Солнца законы Ньютона перестают работать.

Космический твит № 66

Исаак Ньютон: величайший из всех. Открыл законы движения, тяготения и оптики. В свободное время изобрел математический анализ. К 26 годам.

14 мая 2010 года 03:18

Что же было делать? Отвергнуть или модифицировать законы Ньютона или выдумать новые законы тяготения? Или же предположить, что во внешней части Солнечной системы есть еще одна, пока что неоткрытая планета, тяготение которой не учитывалось при вычислении орбиты Урана? Ответ был найден в 1846 году, когда астрономы обнаружили планету Нептун именно там, где она должна была находиться, чтобы воздействовать на Уран и приводить его траекторию к наблюдаемой. Законы Ньютона были спасены… на время.

А есть еще Меркурий, ближайшая к Солнцу планета. Его орбита тоже имела привычку не повиноваться Ньютоновскому закону тяготения. Предсказавший положение Нептуна на небе с точностью в один градус французский астроном Урбен Жан Жозеф Леверье на этот раз предложил две возможные причины девиантного поведения Меркурия. Либо это была еще одна новая планета (назовем ее Вулканом), вращающаяся так близко к Солнцу, что ее было бы практически невозможно увидеть из-за его сияния, либо до той поры не открытый целый пояс астероидов, вращающихся между Меркурием и Солнцем.

Оказалось, что обе гипотезы Леверье были ошибочны. В этот раз действительно потребовалось новое понимание гравитации. С той точностью, с которой мы можем проводить измерения, во внешних частях Солнечной системы законы Ньютона хорошо соблюдаются. Однако во внутренних ее частях они уже неточны: там требуется применять общую теорию относительности Эйнштейна. Чем ближе к Солнцу, тем сильнее становятся необычные эффекты его мощного гравитационного поля.

Две планеты. Две похожие аномалии орбит. И два абсолютно разных объяснения.

«Пионер-10» дрейфовал сквозь космос немногим менее десяти лет и находился на расстоянии около 15 а. е.[141] от Солнца, когда специалист по небесной механике и по физике радиоволн Джон Д. Андерсон, работавший в НАСАвской Лаборатории реактивного движения (JPL) впервые заметил, что данные о положении корабля уходят в сторону от предсказаний созданной в JPL компьютерной модели. К тому времени, как «Пионер-10» достиг расстояния в 20 а. е., на котором давление солнечных лучей уже не влияло на его траекторию, это отклонение стало несомненным. Вначале Андерсон не поднимал шума из-за этого расхождения, полагая, что проблема может быть в программном обеспечении или в каких-то системах самого корабля. Но вскоре он установил, что, если добавить в уравнения искусственную силу, приводящую к постоянному изменению скорости (ускорению), направленному в сторону Солнца, расчетное положение «Пионера-10» совпадет с фактическим.

Встретил ли «Пионер-10» что-то необычное на своем пути? Если так, это могло бы все объяснить. Нет. «Пионер-11» двигался из Солнечной системы совершенно в другом направлении, и все же у него обнаружилась та же аномалия. На самом деле у «Пионера-11» она была даже немного сильнее.

Будучи поставлены перед выбором: пересматривать основы общепринятой физики или искать более традиционные объяснения, Андерсон и его коллега по JPL Слава Турышев выбрали второе. Это был мудрый первый шаг. Не стоит изобретать новый физический закон, чтобы объяснить всего-навсего технический сбой.