Научная революция XVII века

Для этого ему пришлось существенно изменить свою модель Вселенной. Под влиянием работ Уильяма Гильберта Кеплер решил, что эксцентрическое движение планет определяется магнитными взаимодействиями, а не загадочными собственными силами планет. Он предположил, что внешняя оболочка каждой планеты вращается вокруг своей оси благодаря наличию замкнутых силовых линий, окружающих планету, при этом ее ось сохраняет свое направление в пространстве вследствие существования другой системы силовых линий, которые параллельны этой оси. Наконец, изменение расстояния от Солнца определяется действием магнитного ядра планеты, ось которого перпендикулярна линии апсид.

Позднее в «Кратком очерке коперниканской астрономии» Кеплер объяснил это действие тем, что Солнце, по его представлению, обладает единственной эффективной полярностью, как если бы одноименный магнитный заряд был равномерно распределен по его поверхности. Удаление и приближение планеты будет в таком случае зависеть от степени взаимодействия ее магнитного ядра с магнитным полюсом Солнца. Степень этого взаимодействия определяется по аналогии со световым или тепловым действием солнечных лучей, падающих на поверхность под углом. Точно так же как нагревание зависит от синуса угла наклона поверхности к направлению луча, синус истинной аномалии будет, по Кеплеру, мерой взаимодействия Солнца с магнитным ядром планеты. Поскольку в аристотелевской физике скорость пропорциональна силе, то смещение планеты вдоль радиуса-вектора, или либрация, в модернизованной записи будет пропорциональна sin dt, где —истинная аномалия.

Кеплер подставил эксцентрическую аномалию вместо истинной, считая, что разница пренебрежимо мала, и оценил либрацию, подсчитав

(для брались целые значения угла в градусах). В нашей записи результат Кеплера гласит, что либрация должна быть пропорциональна интегралу

Получив таким образом, что магнитная гипотеза дает для либрации ту же величину, которую он ранее вычислил исходя из геометрических соображений, он утвердился в истинности своего предположения.

Не следует забывать, однако, что до сих пор Кеплер все еще находился в плену своей гипотезы об овальной орбите. Такая орбита получалась у него и после того, как он пришел к понятию диаметрального расстояния: он откладывал отрезки, равные величине диаметрального расстояния, на радиусе эксцентрика для каждого угла , соответствующего рассматриваемому углу . Такая процедура казалась ему естественной: ведь когда он пришел к понятию диаметрального расстояния, планета находилась на радиусе, и он это соотношение экстраполировал на все точки орбиты. Получившаяся фигура по форме напоминала яйцо. Кеплер назвал ее via buccosa (bucca — по-латыни надутая щека, следовательно, кривая напоминала по форме овал лица с надутыми щеками). Но, к несчастью, получившаяся овальная орбита давала значения истинной аномалии, которые не соответствовали наблюдениям. Получавшееся расхождение равнялось 5 минутам, и Кеплер был вынужден отказаться и от via buccosa.

Он был в отчаянии. Но вдруг благодаря внезапной вспышке озарения он решил переместить планету с радиуса эксцентрика на перпендикуляр к оси апсид (см. рисунок ), т. е. из точки I в точку F, удаленную от Солнца также на величину диаметрального расстояния. Точка F принадлежит эллипсу, и Кеплер, наконец, понял это. Теперь все встала на свои места. Эллипс вместе с законом площадей дает правильное уравнение, а теория либрации дает для этого уравнения правильные расстояния, причем теория либрации физически обоснована. Сам Кеплер так говорит об этом: «Сама истина и природа вещей, которую я отверг и отбросил, возвратилась тайком с черного хода, изменив внешность, чтобы я ее мог принять. Отказавшись, повторяю, от либрации по диаметру, я начал возвращаться к эллипсу, твердо полагая, что это две совершенно разные гипотезы, в то время как обе они, как я докажу в следующей главе, являются одним и тем же.... Я почти был доведен до сумасшествия расчетами и размышлениями об этом. Я не мог понять, почему планета, всего вероятней, движется по эллиптической орбите. О, я несчастный! Как будто бы либрация по диаметру не может быть эллипсом. Это привело меня к мысли, что эллипс существует вследствие либрации. Рассуждая на основе физических принципов, согласующихся с опытом, приходится сделать вывод, что для орбиты планеты не существует никакой другой формы, кроме правильного эллипса» {6, III, с. 399—400}.

Заключительный этап вывода первого закона Кеплера