Полное солнечное затмение 29 мая 1919 года стало одним из самых знаменитых экспериментов в истории науки.
Общая теория относительности Альберта Эйнштейна предсказала, что гравитация — это не просто сила, стягивающая объекты вместе. Это также искривление пространства и времени. Если бы это было правдой, свет, проходящий вблизи такого массивного объекта, как Солнце, должен был бы слегка отклоняться.
Проблема была в видимости. Звезды вблизи Солнца обычно скрыты дневным светом. Во время полного солнечного затмения Луна закрывает яркий лик Солнца, небо темнеет, и можно фотографировать звезды, находящиеся близко к Солнцу.
Эта короткая темнота дала астрономам возможность проверить идею Эйнштейна.
Что предсказал Эйнштейн
Если Солнце преломляет звездный свет, звезда, видимая близко к Солнцу во время затмения, должна казаться слегка смещенной от своего нормального положения.
Смещение крошечное: измеряется в угловых секундах, а не в градусах. Он слишком мал, чтобы его можно было заметить глазом. Астрономам нужны были фотографии звездного поля в целом, а затем сравнение фотографий тех же звезд, когда Солнце находилось в другом месте на небе.
Ньютоновская гравитация также предполагала возможное отклонение света, но теория Эйнштейна предсказывала иную величину. Экспедиция 1919 года была призвана различить эти возможности.
Экспедиции по затмению 1919 года
Путь тотальности пересек Южную Америку, Атлантику и Африку. Британские группы организовали наблюдения из Собрала, Бразилия, и острова Принсипи у западного побережья Африки.
Экспедиции обычно связывают с Артуром Эддингтоном, но в работе также принимали участие Фрэнк Дайсон, Чарльз Дэвидсон, Эндрю Кроммелин и другие. Цель была практичной и сложной: перевезти хрупкое оборудование, создать временные обсерватории, выжить в облаках и непогоде, сфотографировать звезды в течение нескольких минут и впоследствии измерить крошечные изменения положения.
В Принсипи облака затрудняли наблюдения. В Собрале некоторые инструменты звучали лучше, чем другие. Конечный результат зависел от тщательного измерения и сравнения пластин.
Что показало затмение
Объединенные результаты были объявлены в Лондоне 6 ноября 1919 на совместном заседании Королевского общества и Королевского астрономического общества.
Измерения подтвердили предсказание Эйнштейна сильнее, чем альтернатива Ньютона. Газеты быстро превратили технический результат в глобальную историю: новая теория гравитации прошла драматическое испытание затмением.
Эта общественная реакция помогла Эйнштейну прославиться далеко за пределами физики.
Сегодня ученые описали бы результат более тщательно, чем «одно затмение доказало все». Это было важное раннее испытание, а не последнее слово в теории относительности. Более поздние измерения, радиоастрономия, отслеживание космических кораблей, наблюдения с помощью гравитационного линзирования, пульсаров и обнаружение гравитационных волн подтвердили эту точку зрения.
Но затмение 1919 года остается знаковым, потому что оно превратило абстрактную теорию в нечто видимое: звезды сместились под действием гравитации Солнца.
Почему важна целостность
Эксперименту требовалась полнота, потому что яркая фотосфера Солнца подавляет близлежащие звезды. Частичное затмение не создаст достаточно темноты. Кольцевое затмение все равно оставит яркое кольцо солнечного света. Только тотальность могла раскрыть звездное поле вблизи Солнца.
По этой же причине полные солнечные затмения важны для изучения короны. Луна действует как естественный затмевающий диск, скрывая яркую поверхность и обнажая слабые детали, которые обычно теряются в ярком свете.
Научная история с человеческими ограничениями
Экспедиция 1919 года также была человеческой историей. Наблюдения произошли сразу после Первой мировой войны, когда научное сотрудничество между Великобританией и Германией было политически напряженным. Эддингтон, квакер и пацифист, стал частью истории восстановления международной науки.
Измерения были трудными, данные были несовершенными, и позже историки подробно изучили анализ. Это не делает эксперимент неважным. Это делает это настоящей наукой: сложный тест, выполненный с использованием лучших доступных инструментов, к которому позже можно вернуться с использованием более совершенных методов.
В 1979 году повторные измерения оригинальных пластин в целом подтвердили первоначальный вывод. Современная астрономия теперь регулярно наблюдает гравитационное искривление как гравитационное линзирование.
Источники и соответствующие руководства
- Гринвичская Королевская обсерватория Общая теория относительности и солнечное затмение 1919 года дает подробный отчет об экспедициях и объявление о результатах.
- В [Истории затмений] НАСА (https://science.nasa.gov/eclipses/history/) резюмируется, как затмение 1919 года подтвердило теорию Эйнштейна для общественности.
- Сопутствующие руководства SolarWatch: солнечная корона, как работают прогнозы затмений, время контакта с затмением и безопасность солнечного затмения.
Посмотрите это в SolarWatch
SolarWatch не может изменить для вас звездный свет, но может показать, почему эксперимент 1919 года зависел от места и времени. Используйте каталог и местные обстоятельства, чтобы увидеть, как совокупность создает короткое окно наблюдения для конкретного места.