Начало в «Астрофизика для чайников и учёных»: http://www.proza.ru/2017/04/14/750
И «Астрофизика без теорий, или Не смешите вечность, господа»: http://www.proza.ru/2017/05/22/691
Если вы не можете объяснить это просто – значит,
вы сами не понимаете этого до конца (А. Эйнштейн).
Это физическое явление могло быть открыто ещё чуть ли не Галилеем, то есть во времена первых телескопов. Мы назовём это явление «звёздные рефракции» или «преломление света далёких звёзд в прозрачных атмосферах более близких звёзд». С открытием у звёзд прозрачных атмосфер или «звёздных ветров» сама возможность «звёздных рефракций» стала очевидной, ведь у любого газа есть оптические свойства. Однако даже упоминания о «звёздных рефракциях» вы нигде не найдёте, а приведённый рисунок из учебников поясняет совсем другое явление, существующее лишь в головах у теоретиков да фантастов.
На этом рисунке мы видим, как свет звезды, находящейся от наблюдателя за Солнцем, искривляется, проходя рядом с Солнцем, огибает Солнце по дуге и попадает в глаз наблюдателю. В результате наблюдатель видит заслонённую Солнцем звезду, как бы выпрыгнувшую из тени и находящуюся уже рядом с Солнцем. Искривление луча света якобы происходит по причине искривления пространства-времени массивным телом, то есть Солнцем. Но нам это уже напоминает совсем другое явление.
Нечто подобное мы при желании можем наблюдать каждый день. К примеру, солнце утром ещё не вышло из-за линии горизонта, а мы его уже видим; солнце вечером уже за горизонтом, но мы его ещё видим. К тому же, видимые размеры восходящего и заходящего солнца значительно больше его дневных размеров, особенно если наблюдать восходы и закаты на экваторе. То же самое можно сказать и о звёздах, находящихся на малых углах склонения, то есть близко к горизонту. Эти «неестественно большие» звёзды мы видим выше их реального положения. Поэтому капитаны и штурманы морских судов не производили вычислений координат по «знакомым» звёздам, если те находились на углах склонения меньше 20 градусов. Они просто не желали быть «оптически обманутыми».
Это явление называется астрономической рефракцией или атмосферным преломлением. И объясняется оно просто: при восходе солнца мы видим тот луч от него, что входит в сферическую атмосферу Земли под острым углом и проходит самый большой путь в самых плотных или приземных слоях атмосферы. А чем плотнее газ, тем меньше скорость света в нём и тем больше показатель преломления. Красный цвет менее других цветов солнечного спектра преломляется и рассеивается атмосферой, поэтому солнце на восходе имеет ещё и красноватый оттенок. Самый маленькиё размер солнца наблюдается на экваторе, когда солнце находится в зените. В этом случае видимый наблюдателем солнечный луч пронзает сферическую атмосферу под прямым углом и проходит в ней самый короткий путь. То же самое можно сказать и о преломлении света звёзд в атмосфере Земли. К примеру, в конце лета мы можем наблюдать огромную Большую медведицу, находящуюся низко над горизонтом, а зимой – очень маленькую Большую медведицу, находящуюся почти в зените.
Снова смотрим на картинку из учебников… и делаем вывод о существовании у Солнца прозрачной атмосферы. Мы сейчас даже знаем её название – «звёздный ветер Солнца». Пусть плотность этой атмосферы в разы меньше земной, но, зато, её толща просто огромна – миллионы километров. Хотя, да, существенно изменять скорость света и преломлять лучи звёзд такая разреженная атмосфера способна только на сравнительно небольшом удалении от самого Солнца, где её плотность существенно выше. При солнечных затмениях измерения преломлений света звёзд атмосферой Солнца проводятся на удалениях от двух до восьми солнечных радиусов от затемнённого Луной Солнца: ближе двух радиусов велика засвеченность пространства, поэтому звёзды на этом участке просто-напросто не видны; дальше 8 радиусов преломление света звёзд уже становится малозаметным. Правда, учёные при этом уверены, что измеряют таким способом искривление пространства-времени, и виновата в том "грубая" картинка из учебников, на которой якобы луч света звезды, проходящий мимо Солнца, разворачивается в сторону Земли. Чтобы сделать эту картинку более правильной, достаточно Солнце и Луну на ней опустить значительно ниже звезды.
В день солнечного затмения вполне может оказаться так, что звезда, центры Солнца и Луны и глаз наблюдателя окажутся примерно на одной прямой линии, как на рисунке. В этом случае наблюдатель должен был увидеть не звезду, а узкое светящееся кольцо вокруг Солнца. Возможно такие «кольца Эйнштейна» и действительно существуют, но их расположение приходится на засвеченную область околосолнечного пространства. Если же звезда, находящаяся за Солнцем, расположена далеко от этой прямой линии, то её наблюдатель должен видеть в виде светящейся узкой дуги. Однако светящихся колец и дуг вокруг затемнённого Луной Солнца ещё никто не видел. Отсюда: при затмениях видны только те звёзды, которые были бы видны и тогда, когда ни рефракции, ни гравитационного линзирования не было бы вообще. То есть, при солнечных затмениях мы можем видеть только те звёзды, которые расположены на некотором удалении от наружного края солнечного диска, как на исправленном нами рисунке.
А может ли быть так, что два физических явления – оптическая рефракция и «гравитационное линзирование» - просто-напросто совпадают в данном примере и как бы накладываются друг на друга, усиливая действие один другого?.. Тогда, нам нужно прежде ответить на вопрос: в какую сторону от Солнца должны отклоняться лучи звёзд при оптической рефракции и при гипотетическом искривлении пространства-времени? То есть, нам нужно выяснить – совпадают ли направления этих возможных отклонений.
Исаак Ньютон считал свет потоком мельчайших частиц или корпускул, а гравитация была для него и единым неотъемлемым свойством любых частиц, и единым фундаментальным взаимодействием. Проще говоря, он считал, что свет имеет вес, поэтому луч света далёкой звезды искривится или прогнётся в сторону более близкой звезды и замедлится гравитацией звезды. В результате изображение звезды приблизится к Солнцу. Это представление немецкий учёный Зольднер даже «обматематил» в 1801 году. И у него получилось, что видимое изображение звезды приблизится к Солнцу на 0,87 угловых (или дуговых) секунды от её реального положения на небосводе.
Альберт Эйнштейн считал, что «невесомый» волновой природы свет звезды в окрестностях массивного Солнца тоже искривится в сторону Солнца вместе с искривлением пространства и замедлится вместе с замедлением времени. Он это своё представление тоже «обматематил» в 1905 году… и у него получилось приближение изображения звезды к Солнцу на те же 0,87 угловые секунды. Однако потом Эйнштейн подумал-подумал… да и в 1915 году умножил 0,87 на 2. Эти 1,75 дуговой секунды вошли в историю и сделали Эйнштейна фантастически знаменитым. А сам Альберт Эйнштейн как-то сказал: мол, весь секрет его научного творчества – это умение скрывать первоисточники…
Снова посмотрим на рисунок. На нём изображение звезды не приближается к Солнцу, а удаляется от него так, что даже далеко выскакивает из его тени. Все современные наблюдения показывают, что изображения соседних с затемнённым Луной Солнцем звёзд удаляются от Солнца и от своих реальных положений на 1-2 угловые секунды. Следовательно, луч света видимой звезды, проходя рядом с Солнцем, искривляется в противоположную от Солнца сторону, а не прогибается в сторону него. Вывод: из данных многочисленных наблюдений следует, что оптическое преломление света звёзд в атмосферах других звёзд возможно не только теоретически, но и существует в действительности.
Чтобы нам окончательно разобраться в этом вопросе и далее к нему уже не возвращаться, посмотрим на опыт Артура Эддингтона от 29 мая 1919 года более пристально и внимательно. Итак, чему равна одна «масштабная угловая секунда»? Кстати, сам Эйнштейн публично выступал только перед теми, кто этого не знал и этим вопросом никогда не задавался. Любил он, знаете ли, выступать перед простым народом…
«Угловой размер» - это угол между прямыми линиями, соединяющими диаметрально противоположные точки измеряемого объекта и глаз наблюдателя. «Угловое расстояние» - это угол между двумя прямыми, соединяющими две крайние точки и глаз наблюдателя. В одном угловом (или дуговом) градусе 60 минут; в одной минуте 60 секунд. Следовательно, одна секунда равна 1/3600 градуса. К примеру, одна дуговая секунда соответствует углу, под которым виден футбольный мяч с расстояния около 45 километров. Разумеется, на таком расстоянии или с такой высоты нельзя увидеть даже стадион. Однако если какое-то небесное тело размером с футбольный мяч светится в темноте и находится на расстоянии 45 километров, то астрономы его видят невооружённым глазом как светящуюся точку. Вот средних размеров звёздочка на ночном небе – это и есть одна угловая секунда. Но точка точке – рознь: «масштабная угловая секунда» может быть меньше астрономической точки в десятки раз.
Снова посмотрите на рисунок из учебников. Видимый с Земли размер Солнца равен примерно 0,5 угловых градуса или 32 минутам. Чтобы определить, чему равна «масштабная угловая минута» в масштабах данного рисунка, нужно на кружочке солнечного диска провести диаметр и подобрать швейную иголку такой толщины, чтобы сплошные проколы от неё могли уместиться на этом диаметре 32 раза. Надеюсь, такая тонкая иголка найдётся в запасах вашей бабушки. А чему равна «масштабная дуговая секунда» в масштабах рисунка?.. Ну, это будет нечто такое тонкое, что проколы от него уместятся на диаметре нарисованного солнечного диска 1920 раз. И это будет примерно в 10 раз меньше пикселя обычного дисплея. Если пиксель равен 0,26 мм, то «масштабная угловая секунда» в масштабах данного рисунка будет равна 0,026 мм, то есть это будет почти в 40 раз меньше миллиметра. И что на этом рисунке есть 1,75 дуговых секунды?.. На нём даже самая тонкая линия толще 0,05 мм в несколько раз. Величина рисунка сопоставима с размером фотографий Эддингтона. Вот почему опыт Эддингтона в то время не имел никакого смысла даже при 40-кратном телескопе, так как фотографии звёзд всегда получаются как бы размытыми(ожидаемый результат был за порогом чувствительности прибора); вот почему Эйнштейна так удивило качество снимков, которых он никогда не видел…
Сам опыт английского астронома Артура Эддингтона по обнаружению искривления пространственно-временного континуума массивным телом проводился в три этапа. Во-первых, астрономам было известно, что 29 мая 1919 года на африканском острове Принсипи будет наблюдаться полное солнечное затмение, и что солнце в это время очень удачно будет в звёздном скоплении Гиады. Поэтому на первом этапе Эддингтон при помощи телескопа заблаговременно сделал так называемые опорные снимки Гиад. Сделал, естественно, не в Африке, а у себя в Англии. И сделал в январе на малых углах склонения (20 градусов), когда все созвездия в результате астрономической рефракции видятся нам большими. Это очень важный момент. И именно в этом следует искать истоки его абсолютной уверенности в положительном результате предстоящего опыта. Он, говорят, даже кому-то обещал застрелиться, если не сможет доказать правоту Эйнштейна.
Второй этап – это непосредственное фотографирование созвездия Гиады с затемнённым Луной Солнцем в центре него. Но этот этап едва не сорвался из-за проливных дождей. Однако буквально за час до затмения дождь прекратился, и на небе стали повляться просветы. Затмение началось в 13 часов 40 минут по местному времени, когда солнце и Гиады были почти в зените. С помощью того же самого телескопа Эддингтон успел сделать 18 снимков.
Третий этап – это проявление фотографических пластинок и сравнение положений на них конкретных звёзд с положениями их на опорных снимках. Всё это Эддингтон сделал, так сказать, на одном дыхании и не выходя из походной лаборатории. Он проявил 6 снимков. Снимки на четырёх пластинках оказались некачественными. Зато, на двух оставшихся он что-то увидел, и из Африки в Лондон полетела телеграмма «Наше пространство искривлено»…
Что Артур Эддингтон мог увидеть на этих двух снимках?.. А только то, что и хотел – звёзды Гиады приблизились к Солнцу. И произошло так только потому, что астрономическая рефракция намного сильнее преломляет свет и измеряется в угловых минутах, чем звёздная или солнечная, измеряемыя в секундах. Да, повторяюсь, опорные снимки Гиады были сделаны в Англии на меньших углах склонения, а «рабочие» - вообще без угла склонения, то есть в зените. А в зените, как нам известно, все созвездия и звёздные скопления имеют самые маленькие размеры. Стало быть, Солнце в опыте Эддингтона никакого решающего значения не имело, а звёзды Гиады приблизились бы к их общему центру и без него, то есть если были бы видны в тот день, как ночью.
Точная дата начала славы Эйнштейна – 7 ноября 1919 года. Это день выступления Эддингтона в Лондонском королевском обществе. Хоть снимков Эддингтона так никто толком и не разглядел (их нет ни в архивах, ни в музеях), вот заголовки Лондонских газет: «Революция в науке», «Новая теория строения Вселенной», «Ниспровержение механики Ньютона», «Лучи изогнуты, физики в смятении. Теория Эйнштейна торжествует»… Такой была реакция журналистов на то, что изображено на рисунке из учебников, который мы только что исправили...
Критика теории относительности и других "тем" Эйнштейна запрещена в научной печати. Кем? Самими учёными. Для чего? Для защиты авторитета науки и самих учёных. И всё же с появлением Интернета такая критика стала возможной. Вот пример научной критики опыта Эддингтона: http://www.bourabai.kz/articles/ivchenkov.htm
Заключение в теме "Между нами, мальчиками, или Хватит об Эйнштейне":
http://www.proza.ru/2017/08/30/656
.