Файл: Ацюковский_Сборник_Эфирный_Ветер_2011_all.pdf

Д.К.Миллер. 1933 г.

Они показали: эффект, который нужно было ожидать, был макси- мальным в апреле; минимум в апреле должен быть в 2,5 раза боль- ше, чем эффект во время сентябрьских наблюдений; максимальный эффект в апреле должен быть в 4,5 раза больше. Кроме того, сме- щение было максимальным в сентябре при северном направлении все время суток, в то время как в апреле азимут максимума должен поступательно перемещаться вокруг горизонта; максимальное зна- чение достигается в полночь при направлении точно на восток, а затем в полдень при направлении точно на запад. Для подтвержде- ния этих предсказаний были проведены наблюдения на Маунт Вилсон 17 марта и 10 апреля 1925 г. Смещение полос осталось по- стоянным по величине, но не большим, чем смещения, полученные в предварительных наблюдениях; направление, при котором сме- щение было максимальным, не проходило все компасные точки, за 6 ч также не менялось направление эффекта на 90°. Вместо этого направление только колебалось назад и вперед в пределах угла около 60°, имея, в общем, северное направление, как и раньше. Это доказывало, что предположения об абсолютном движении Земли, на которых базировались эти вычисления, были неправильными.

Общий анализ проблемы эфирного ветра

Учет различных компонентов движения

Проведенный до 1925 г. эксперимент Майкельсона–Морли всегда применялся для проверки определенной гипотезы. Проверя- лась только теория абсолютно стационарного эфира, сквозь кото- рый Земля движется, не возмущая его никоим образом. Примени- тельно к этой гипотезе эксперимент дал отрицательный результат. Эксперимент был применен лишь для ответа на вопрос в связи с предполагаемыми движениями Земли, а именно, осевым и орби- тальным движениями, совместно с движением Солнечной системы по направлению к созвездию Геркулеса со скоростью около 19 км/с. Результаты эксперимента оказались не согласуемыми с пред- полагаемыми. Внимание было направлено почти полностью на эти составляющие скорости эфирного ветра, и не было предпринято попыток определить апекс иного выявления движения. Экспери- мент был приспособлен для проверки гипотезы Лоренца– Фицжеральда, предполагавшей, что размеры тел изменяются при

274

Глава 18. Эксперимент по эфирному ветру …

их движении сквозь эфир: были проведены испытания влияния на эффект магнитострикции, радиационного нагрева и гравитацион- ных деформаций рамы интерферометра. Всегда все эти наблюде- ния, охватывающие все периоды ряда лет, на различные вопросы отвечали «нет», а имеющийся упорно постоянный и относительно малый эффект не находил объяснения.

Эфирно–ветровой интерферометр является инструментом, об- ладающим достаточной чувствительностью для определения отно- сительного движения Земли и эфира; таким образом, он способен показать направление и скорость абсолютного движения Земли и Солнечной системы в пространстве. Если наблюдения проведены для определения такого абсолютного движения, что же означает результат, независимый от «ожидаемого» результата? Для ответа на этот главный вопрос было решено проделать более обширные наблюдения для некоторых эпох, когда Земля находится на проти- воположных положениях своей орбиты; это было сделано в апреле, августе и сентябре 1925 г. и в феврале 1926 г.

Можно спросить: почему это не было сделано раньше? Ответ, в частности, таков: действительной целью всегда была проверка кон- кретных предсказаний так называемой классической теории, и, в частности, совсем не легко создать новую гипотезу при отсутствии к тому прямых показаний. Вероятно, важная причина неудачи за- ключается в больших трудностях выполнения наблюдений во все времена суток в каждой из эпох. Очень немногие научные экспе- рименты требуют выполнения такого большого числа продолжи- тельных наблюдений при таких экстремальных трудностях; здесь требуется большее сосредоточение, чем в любых других известных экспериментах. Половину времени, возможно, наблюдения шли непрерывно, прежде чем накопилось достаточно числовых значе- ний для использования, потому что надо было отстроиться от чрезмерного смещения полос из-за изменений температуры или из- за земных или воздушных вибраций. Простое приспособление ин- терферометра для полос белого света и сохранение его, когда длина светового пути составляет 210 футов и включает в себя 16 различ- ных участков и когда все это происходит на открытом воздухе, тре- бует терпения, а также крепких нервов и твердой руки. Проф. Мор-

275

Д.К.Миллер. 1933 г.

ли однажды сказал: «Терпение есть качество, без которого никто не должен начинать наблюдения такого рода».62

Абсолютное движение Земли может быть представлено как ре- зультат сложения двух независимых составляющих движения. Од- на составляющая — орбитальное движение вокруг Солнца, для ко- торого известны как скорость, так и направление. Для целей на- стоящего исследования скорость орбитального движения принята равной 30 км/с, а направление непрерывно изменяется в течение года и все время является касательным к орбите. Вторая состав- ляющая движения — это космическое движение Солнца и Солнеч- ной системы. Предположительно оно постоянно как по направле- нию, так и по скорости, но значения как того, так и другого неиз- вестны. Хорошо известное движение Солнечной системы по на- правлению к созвездию Геркулеса со скоростью 19 км/с — это только относительное движение Солнца по отношению к группе ближайших звезд, а это может и не дать информации о движении группы звезд в целом. Действительно, предварительные экспери- менты по эфирному ветру ясно показали, что движение по направ- лению к Геркулесу не является составляющей абсолютного движе- ния Земли. Вращение Земли вокруг своей оси дает скорость на ши- роте наблюдения меньшую, чем 0,4 км/с, и она пренебрежимо мала по сравнению со скоростью абсолютного движения, но это враще- ние оказывает слабое влияние на видимое направление движения и является неотъемлемой частью решаемой проблемы. Однако, по- скольку направление орбитальной составляющей непрерывно ме- няется, общее решение затруднительно, но при наблюдении ре- зультирующего движения, когда Земля находится на различных участках своей орбиты, найти решение реально. Для этой цели не- обходимо определить изменение скорости и направления эфирного ветра через период в 24 часа в трех или более различных моментах времени года.

Интерферометр непрерывно вращается в горизонтальной плос- кости вокруг вертикальной оси на широте обсерватории. Посколь- ку Земля поворачивается вокруг своей оси, то продолжение оси интерферометра может быть рассмотрено как элемент, образую- щий конус, вершина которого находится в центре Земли. Земля в

62«Patience is a possession without which no one is likely to begin observation of this kind.» (прим. перев.)

276

Глава 18. Эксперимент по эфирному ветру …

своем орбитальном движении держит этот конус вокруг орбиты, и ось конуса и земная ось сохраняют свое положение в пространстве. В то же время эта система с вращениями вокруг трех различных осей перемещается в пространстве неизвестным образом. Предпо- лагается далее, что эфирно–ветровой интерферометр будет выде- лять только одну составляющую сложной комбинации перемеще- ния и вращения, которая в каждое мгновение лежит в оптической плоскости интерферометра; это даст скорость и направление этой составляющей.

Рис. 18.17. Модели, иллюстрирующие суточную вариацию скорости и направления эфирного ветра.

На рис. 18.17 показан глобус с моделью, изображающей интер- ферометр, размещенный в точке, соответствующей расположению Маунт Вилсон. Проволока, торчащая из полюса глобуса, показыва- ет направление предполагаемого результирующего абсолютного движения. Если Земля находится в положении, показанном в левой части рисунка, на плоскости интерферометра проекция скорости движения, изображенная проволокой, пропущенной через север- ную и южную точки, меньше, чем полная скорость движения. Ко- гда Земля повернулась вокруг своей оси в положение, показанное в средней части рисунка, проекция абсолютного движения в плоско- сти интерферометра направлена на северо-запад; если интерферо- метр поворачивается вокруг своей оси, телескоп будет отмечать максимальное значение составляющей, когда он направлен на се- веро-запад. Когда Земля повернулась в положение, показанное справа, проекция составляющей движения снова будет направлена с севера на юг и будет иметь максимальное значение, немного

277

Д.К.Миллер. 1933 г.

меньшее полного. Таким образом, имеется суточная вариация в наблюдаемом азимуте эфирного ветра. Очевидно, что угол, кото- рый образует абсолютное движение с плоскостью интерферометра, изменяется в течение суток, так как интерферометр вращается во- круг оси, описывающей конус На иллюстрации абсолютное движе-

ние наиболее близко совпадает с плоско- стью интерферометра в правой части фигу- ры, которая соответ- ствует максимуму наблюдаемого эф- фекта; в левой части фигуры движение наиболее близко к перпендикуляру к плоскости интерфе- рометра, и эффект минимален. Отсюда следует, что имеются суточные вариации величины эффекта, и это совершенно не зависит от вариации азимута.

Модель, показан- ная на рис. 18.18, бы- ла создана для облег-

чения изучения астрономического аспекта скорости эфирного вет- ра. Широкий круглый диск, изображающий плоскость интерферо- метра, может вращаться вокруг наклонной полюсной оси для уста- новления этой плоскости во всех возможных суточных положени- ях, соответствующих расположению Маунт Вилсон.

В центре диска смонтирован параллелограмм, стороны которо- го могут быть подобраны так, чтобы изображать предполагаемые скорости двух составляющих абсолютного движения; эти направ- ления могут устанавливаться по желанию, а соответствующая ре- зультирующая будет воспроизведена. Небольшая электрическая лампа укреплена так, что когда интерферометр поворачивается во-

278

Глава 18. Эксперимент по эфирному ветру …

круг полюсной оси, то, поскольку параллелограмм остается непод- вижным, лампа отбрасывает тень результирующей на плоскость интерферометра, показывая, как изменится азимут ветра в течение суток. Угол, который результирующая образует с плоскостью, можно наблюдать, и таким образом можно определить изменение скорости ветра для предполагавшегося движения. Была выбрана вероятная скорость космической составляющей движения, одиноч- ная проволока, изображающая результирующую для некоторой эпохи, заменена параллелограммом, и были изучены суточные из- менения в азимуте и скорости дрейфа. На трех видах модели (рис. 18.19) показано, как для предполагаемого движения азимут откло-

Рис. 18.19. Модель, иллюстрирующая суточную вариацию азимута эфир- ного ветра

няется к северо-западу и далее к востоку.

Из этой модели видно, что наблюдаемая скорость эфирного ветра должна быть очень разной для различных результирующих движении и для разных моментов времени года и что она должна меняться в широких пределах для различных широт. Условия, при- близительно соответствующие результатам, необходимо здесь рас- смотреть.

Решение проблемы абсолютного движения Солнечной системы

Точка на небосводе, к которой направлено абсолютное движе- ние Земли, названа апексом этого движения. Координаты этой точ-

279