Физике становится тепло. Лорд Кельвин. Классическая термодинамика - [41]
Установки БАК в Европейской организации по ядерным исследованиям в Женеве (Швейцария).
В 1989 году два авторитетных электрохимика, американец Стэнли Понс и британец Мартин Флейшман, сообщили, что во время простого электролиза тяжелой водой с палладиевыми электродами был получен избыток тепла, который можно объяснить только в рамках реакций ядерного синтеза, поскольку ученые наблюдали появление нейтронов и трития (радиоактивного изотопа водорода, имеющего в своем ядре протон и два нейтрона) — типичных продуктов для процессов данного типа. Холодный ядерный синтез — как был назван наблюдаемый процесс — в одночасье породил надежды на новый, практически неисчерпаемый источник дешевой энергии. Понс и Флейшман сообщили эту новость напрямую СМИ, не пропустив ее через фильтр, необходимый, когда речь идет о публикации любого научного открытия. Многие лаборатории мира попытались воспроизвести результаты, полученные этими учеными, и хотя вначале некоторые опыты показались положительными, через несколько месяцев было доказано, что эксперимент невоспроизводим, и его результаты были признаны недействительными.
Самая простая модель, необходимая для изучения орбиты планеты, вращающейся вокруг Солнца, - это предположение о том, что существует только Солнце и рассматриваемая планета. В этом случае планета следует вокруг Солнца по орбите, характеристики которой были впервые описаны немецким астрономом и математиком Иоганном Кеплером (в 1609 и 1618 годах), а затем в 1685 году выведены Ньютоном на основе его законов о движении и закона всемирного тяготения. Траектории - это эллипсы, большая (а) и меньшая (Ь) оси которых зависят от массы Солнца и планеты. Солнце находится в одном из двух фокусов эллипса, расстояние между которыми равно
εa = √(a2 - b2)
от центра О, где ε - эксцентриситет. Траектории планет имеют не очень большой эксцентриситет: для Земли ε = 0, 017, в то время как у Меркурия, с его наибольшим эксцентриситетом, ε = 0, 21. Однако на орбиту каждой планеты влияет присутствие остальных планет, поскольку все они взаимно притягиваются. Именно это возмущение позволило Леверье предположить существование неизвестной планеты: для объяснения отклонений, наблюдаемых в орбите Урана, в 1846 году он сделал вывод о существовании Нептуна. Леверье сообщил о своем предположении астроному Иоганну Гопфриду Галле, который открыл планету менее чем в одном градусе от вычисленного положения. Леверье также заметил еще одну аномалию - в орбите Меркурия: происходило незначительное смещение перигелия его орбиты (на несколько десятков угловых секунд на век), что можно было объяснить с помощью законов классической механики. Воодушевленный успехом с Нептуном, Леверье предположил в 1859 году существование кольца материальных частиц между Меркурием и Солнцем — новой планеты, которую он назвал Вулканом. Хотя многие астрономы уверяли, что различили новую планету, другие наблюдения, произведенные во время солнечных затмений, дали отрицательные результаты, и после смерти Леверье в 1877 году существование Вулкана было отвергнуто. С объяснением упомянутой аномалии Меркурия пришлось ждать до 1915 года. Эйнштейн осуществил расчет в рамках своей недавно предложенной общей теории относительности. Таким образом, смещение перигелия Меркурия оказалось одним из первых подтверждений новой теории.
Оправданием Томсону может быть то, что в его время об этом еще не было известно.
Хотя сам Томсон был убежден в полученных результатах, он практически сразу же заметил некоторые проблемы, связанные с влиянием, которое такое количество материи, скопившейся на Солнце, могло оказывать на орбиты планет. Так, он заметил, что если бы метеориты падали на Солнце из более далеких точек, чем Земля, гравитационное взаимодействие между нашей планетой и Солнцем постепенно изменилось бы, и только за последние 2000 лет период вращения Земли вокруг Солнца увеличился бы, что привело бы к сокращению года на полтора месяца — количество времени, которым нельзя пренебречь.
Друг Томсона Стокс указал на то, что если бы метеориты падали на Солнце из точек, более близких к нему, чем Земля (что разрешало предыдущую трудность), но дальше, чем Меркурий или Венера, орбиты этих планет также изменились бы.
Когда в 1859 году французский математик Урбен Жан Жозеф Леверье открыл смещение перигелия орбиты Меркурия, он смог установить точные границы этого изменения, косвенно вынудив метеориты, ответственные за производство солнечного тепла, располагаться с самого образования звезды между нею и Меркурием, что невозможно, поскольку их никто никогда не наблюдал.
После того как была отвергнута метеоритная гипотеза, пришлось подождать некоторое время, пока в 1856 году фон Гельмгольц не предположил, что энергия, излучаемая Солнцем, и, следовательно, его светимость могут происходить из трансформации его гравитационной энергии. В работе «0 возрасте солнечного теша», опубликованной в 1862 году, Томсону удалось оценить возраст звезды на основе гипотезы фон Гельмгольца. Так, он установил, что время, в течение которого Солнце могло греть и освещать Землю, составляет от 10 до 20 миллионов лет, при этом маловероятно, что это происходит в течение 100 миллионов лет, и ни в коем случае - в течение 500 миллионов лет или больше. Действительно, если рассмотреть имеющиеся сегодня знания о величинах, участвующих в вычислениях ученого (универсальная гравитационная постоянная, профиль плотности Солнца, его масса и его радиус), то результат будет равен - самое большее - примерно 50 миллионам лет. Совпадение в оценках возраста Солнца и Земли придало теории Томсона еще большую весомость, хотя она и противоречила оценкам геологов и биологов.
