ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 13.04.2024
Просмотров: 2893
Скачиваний: 3
Обсерватория Маунт Вилсон, 4 и 5 февраля 1927 г.
ствование «фундаментальной системы отсчета» или «среды» или «эфира», как бы мы ни предпочли назвать ее. Введение такой кон- цепции имеет большое значение для исследования звездного дви- жения.
Проф. Х.Бейтман: Эксперимент Майкельсона–Морли можно рассматривать как проверку законов отражения подвижного зерка- ла. Для общего случая, когда источник света движется относитель- но Земли, вопрос распадается на два:
1.Является ли изображение подвижного точечного источника света единственным подвижным точечным источником света, как в классической электромагнитной теории?
2.Являются ли пространственно–временные координаты то- чечного источника и его изображения связанными соотношениями
x′ = x − |
2c2 |
(x − ut) t′ = t − |
2u |
(x − ut), |
||
c2 − u2 |
c2 |
− u2 |
||||
y′ = y ; |
z′ = z , где u — скорость зеркала, классической элек- |
|||||
тромагнитной теории и теории относительности?
Допуская, что на первый вопрос ответ будет утвердительным, необходимо исследовать различные модификации уравнений, свя- зывающих пространственно–временные координаты точечного ис- точника и его изображения в приборах с зеркалами в опыте Май- кельсона–Морли. Интерференционные полосы могут в каждом случае рассматриваться как полосы, образуемые светом, исходя- щим непосредственно от определенных источников изображения и проходящих в соответствии с определенными законами распро- странения, которые также исследуются. Проблема усложняется сокращением размеров аппарата. Первый вопрос относительно четкости изображения точечного источника света, движущегося относительно зеркала, трудно решить экспериментально в связи с отсутствием источников света, движущихся с большой скоростью и на некотором удалении от Земли. Скорость падающей звезды может составлять 45 миль/с (82 км/с), но этого, вероятно, мало для восполнения отсутствия четкости в изображении.
Директор Адамс закрыл конференцию, поблагодарив участни- ков за их вклад.
Институт Карнеги, Вашингтон; Обсерватория Маунт Вилсон, апрель 1928 г.
220
Глава 14. Эксперимент Майкельсона на свободном аэростате
14. Е.Стаэль. Эксперимент Майкель-
сона, выполненный на свободном аэ- ростате (1926)
Das Michelson–Experiment, ausgefurt im Freiballon. E.Stahel
На основании теории относительности Эйнштейна становится очевидным результат так называемого эксперимента Майкельсона, который утверждает, что скорость света, измеренная на Земле, не зависит от движения в космическом пространстве. Однако в 1924 г. Миллер установил, что эффект, полученный на горе Маунт Вилсон, состоит в том, что в определенных направлениях скорость света изменяется на 10 км/с, другими словами, что существует «эфирный ветер» такой скорости. Из его первых публикаций выясняется, что этот эффект увеличивается с высотой. Можно полагать, что если такой эффект существует и что он увеличивается с высотой, то он должен особенно сильно проявиться в свободной атмосфере, по- этому эксперимент, проведенный на аэростате, должен иметь хо- роший результат.
Проф. Пиккар развил эту идею и в сотрудничестве с автором этих строк предпринял 20 июня 1926 г. подъем аэростата, о чем ниже будет вкратце рассказано.
Мы использовали интерферометр Майкельсона с многократ- ным отражением на девяти зеркалах и оптическим путем около
280 см.
Источником света служила ртутная дуговая лампа с линией 4358Å. Вращение аппарата осуществлялось с помощью двух раз- мещенных по экватору шара электромоторов с небольшими само- летными пропеллерами, которые приводили во вращательное дви- жение весь шар — 2–3 оборота в минуту. Этим достигалась полная симметрия. Интерференционные полосы непосредственно не на- блюдались, а фотографировались на кинопленку. По этой кино- пленке впоследствии в лаборатории проводились измерения, что значительно повысило точность измерений, позволило увеличить скорость вращения шара и исключить субъективные ошибки.
221
Е.Стаэль, 1926 г.
Подъем состоялся в 10 часов вечера 20 июня 1926 г. на аэроста- те Гельвеция (2200 м3 водорода), который нам предоставил швей- царский аэроклуб. Основные замеры были проведены между 0 и 4 часами ночи на высоте 2500 м, 50°45' сев. широты 5°20' вост. дол- готы. К сожалению, в этот день была необычайно высокая темпе- ратура, и вместо ожидаемой температуры ниже 0°, для которой и был изготовлен термостат, заключающий в себя интерферометр, температура снизилась до +7°. Обусловленные слабым воздушным потоком внутри аппарата смещения интерференционных полос уменьшали точность измерений. В то же время механическая ста- билизация была достигнута полностью, например, сброс балласта не вызывал заметного смещения интерференционных полос, и, на- оборот, оно было минимум в 100 раз больше при раскачивании ша- ра по сравнению с тем, когда в корзине вели себя спокойно. Благо- даря этому точно установлено, что измерения интерферометром в воздушном шаре возможны.
В целом было зарегистрировано 96 пригодных оборотов аэро- стата, которые были разделены на девять групп. Каждый интервал, соответствующий одному обороту аэростата, был разделен на 20 равных частей, в которых посредством делительного устройства и микроскопа определялись расстояния от фиксированной точки двух самых резких интерференционных полос. Способом наи- меньших квадратов для каждой группы была рассчитана та синус- ная кривая с ранее описанным периодом, которая наилучшим обра- зом соответствовала наблюдаемой.
Их амплитуды пропорциональны квадрату скорости «эфирного ветра», их фазы соответствуют определенному направлению. Век- торная составляющая среднего значения для различных групп дала вероятное смещение полос в 0,0034 единицы — расстояния между двумя следующими друг за другом интерференционными полоса- ми, с вероятной погрешностью такого же порядка величины, соот- ветствующей скорости эфирного ветра в 7 км/с.
Отсюда мы заключаем, что в пределах границ погрешности не может быть получен результат и что случайное смещение полос от места и времени наблюдения наверняка меньше, чем 0,006 единиц, соответствующих эфирному ветру в 9 км/с. Мы не можем на осно- вании этой опытной серии обсуждать результат Миллера, посколь- ку наша точность измерений лежит как раз на границе наблюдений
222
Глава 14. Эксперимент Майкельсона на свободном аэростате
Миллера. Однако мы наверняка можем исключить эффект Милле- ра, увеличивающийся с увеличением высоты.
Недостаточная точность измерений, как уже было сказано, яви- лась следствием ненормально высокой температуры в день полета аэростата. Мы намерены, если позволят технические возможности, предпринять новый эксперимент, в котором интерферометр будет находиться в вакууме и будет менее чувствителен к температуре.
Брюссель, 20 августа 1926 г.
Die Naturwissenschaften, Heft 41. 1926. B.8, № 10. S. 935–936.
223
А.Пиккар, Е.Стаэль. 1927 г.
15. А.Пиккар, Е.Стаэль. Эксперимент Майкельсона, проведенный на горе Ри-
ги на высоте 1800 м над уровнем моря
(1927).
Das Michelson–Experiment, ausgefühlt auf dem Rigi, 1800 m ü. M. A.Piccard, E.Stahel
Продолжая наш опыт с «эфирным ветром», мы в заключение провели эксперимент Майкельсона на вершине горы. Было исполь-
зовано описанное ранее переносное оборудование с фоторегистра- цией. 51
Эксперимент проводился на вершине горы Риги (1800 м над уровнем поря, 80°30' вост. долг., 47°00' сев. широты). Мы выбрали это место, исходя из следующего: Риги — это сравнительно изоли- рованно стоящая гора (в районе 20 км нет ни одной высокой вер- шины), кроме того, к северу она совершенно свободна. Комнатка на крыше высоко стоящего отеля, где мы могли провести свой экс- перимент, находилась на несколько метров выше вершины горы и полностью без помех подвергалась идущему с севера эфирному ветру. Дороги на горе позволили доставить легким транспортом весящую 550 кг аппаратуру и комплект аккумуляторов.
Измерения проводились 16 и 17 сентября 1927 г., а именно, ос- новные серии, о которых сообщается ниже, проводились утром между 6 часами и 6 часами 30 минутами по среднеевропейскому времени. В это время гипотетический миллеровский эфирный ветер на Риги имел максимальную горизонтальную составляющую около 9,5 км/с, что должно было давать для нашего интерферометра сме- щение полос около 6,4/1000 их шага.
51 Naturwissenschaften. 1926. В. 14. S. 935; 1927. В. 15. S. 140.
224
Глава 15. Эксперимент Майкельсона, проведенный на горе Риги
Мы |
проанали- |
|||
зировали зарегист- |
||||
рированные |
на |
|||
пленке |
около |
12 |
||
групп, в каждой по |
||||
10 |
оборотов |
ин- |
||
терферометра; |
ка- |
|||
ждая из них пока- |
||||
зала |
эфирный |
ве- |
||
тер, |
который |
был |
||
значительно мень- |
Рис. 15.1. Сравнение наблюдавшегося смещения |
|||
ше, чем тот, |
что |
интерференционных полос на горе Риги (точки) |
||
был |
у |
Миллера; |
с миллеровским эффектом эфирного ветра (кри- |
|
кроме того, их фа- |
вая). По оси ординат — смещение полос в долях |
|||
зы |
произвольно |
шага полос |
||
располагались по розе ветров. Векторным способом мы нашли смещение полос, которое составляло только 1/40 часть указанного выше значения, то есть 0,16/1000, соответствующей эфирному вет- ру около 1,5 км/с. Этот эффект находится в пределах вероятной погрешности наших измерений, которая у нас могла составлять 2,5 км/с. На рис. 15.1 мы показали точки наблюдения и сравниваем их с миллеровским эфирным ветром на Маунт Вилсон.
Из этого рисунка видно, что на Риги, на той же высоте 1800 м (Маунт Вилсон расположена на высоте 1750 м), нет и следа от эфирного ветра.
Более подробное описание этого и ранее проведенного экспе- римента, измерительной техники и результатов появятся в одном из ближайших номеров.
Брюссель, 20 ноября 1927 г.
Naturwissenschaften. 1926. В. 14. S. 935;
1927. В. 15. S. 140; 1928. В. 13. No 1. S. 25
225