|
|
Субботний блик науки № 11
Луна и зеркало
Луна повисла над дачным домиком моего соседа, налилась желтым, подернулась красным цветом и пошла исчезать, сдавая ломти черноте окружающего неба. Лунное затмение не очень увлекало: «Интересно, что с ней еще можно сделать?» – совсем отвлеченно пробормотал сосед в задумчивости.
Применения Луны разнообразны: ее распахивали метеориты, вокруг летали космические аппараты, про Луну сочиняли песни, просто музыку, забрасывали на ее поверхность астронавтов и самодвижущихся роботов. Именно астронавты с роботами и сподобились заложить основу для нового вида использования Луны. Вида важного, так как он из любимой нами череды исследований, способных, наконец-то, загнать слабопроверенную и стремительно дряхлеющую Общую Теорию Относительности (ОТО) в чулан истории науки.
Среди пересеченной лунной местности из гор, кратеров, расселен и камешков, на поверхности спутника теперь можно найти и весьма неплохого качества зеркала. Не местного, а земного производства. Зачем на Луне зеркала? Ясно зачем – светить на них с Земли и ловить «зайчики».
Направленный в небо, в сторону вечного земного спутника, луч лазера вернется от зеркала обратно, и его сможет принять телескоп. Без телескопа тут никак: прекрасно сфокусированный при отправке лазерный луч, вернувшись, станет совсем не столь «тонким», увеличив свой диаметр до нескольких миль. Далеко до Луны и расфокусировки не избежать – чтобы уловить хоть что-то из отраженного далеким зеркалом света необходим телескоп. Чем мощнее – тем лучше.
А зачем светить на Луну, пусть даже и лазером? Так для измерения расстояния. Мерить тут можно весьма точно, до сантиметров. При том что до Луны, это вам не в Пекин из Рима, а добрых триста тысяч километров: туда-обратно слетал лучик – две секунды долой.
И при чем же здесь Общая Теория Относительности? Да при том же, что и наклонная, то бишь Пизанская, башня.
Согласно легенде, Галлилей, пользуясь наклоном достопримечательности, при большом стечении народа и своих учеников сбрасывал с этого разочарования строителя разные тяжелые предметы, в частности мушкетную пулю и пушечное ядро, доказывая, в пику давно почившему на тот момент Аристотелю, что они, пули-ядра, дескать, падают с одинаковой скоростью, независимо от массы.
И хотя доподлинно не известно, в самом деле запускал Галлилей мушкетными пулями с башни или это позднейшая выдумка его секретаря-биографа, принцип, согласно которому гравитация воздействует на все тела одинаково, вне зависимости от материала, объект составляющего, а также и массы оного, укоренился под названием принципа эквивалентности.
Эта самая эквивалентность и есть то скрепляющее Луну, лазер, телескоп и Общую Теорию Относительности начало. Очень уж важна она для Теории-старушки. Даже не просто важна – принцип эквивалентности лежит в основе Теории.
Итак, все тела ускоряются в гравитационном поле одинаково, независимо то их массы и природы, предположил Галлилей. А если нет? Вдруг не так. Думаете, раз Галлилей проверил, так сразу все одинаково падать стало? Ну, это только на глазок: точных, по нынешним меркам, измерений Галлилей не проводил. Да и чистота опыта, мягко говоря, хромала: и башня какая-то, ну, вы понимаете, кривая, испытуемые объекты рукой сбрасывают. Да они время, небось, песочными часами фиксировали. Что, не песочными? Вообще на глазок? А говорите «одинаково падают». Уточнять надо!
Уточняли. Но многим позже. И всегда была какая-то предельная точность, и не хватало ее совсем для убеждения всего научного сообщества в «эквивалентности» ускорения. Некоторые современные терии позволяют себе сомневаться (и правильно делают!): нет, говорят они, гравитация воздействует на тела по-разному, в зависимости от того, что за «материя» и в каком количестве эти тела составляет.
Правда, различия «в ускорении» заметить не просто: согласно рассчетам, они малы чрезвычайно, и в привычных масштабах принцип эквивалентности вполне работает. Зато в непривычных масштабах...
Вот что, если в качестве мушкетной пули взять Луну, за ядро – Землю, а бросать на Солнце? А? Проект NASA APOLLO (Apache Point Observatory Lunar Laser-ranging Operation), что на базе 3.5-метрового телескопа в Нью Мехико, как раз этим и занят.
Измеряя на некоем отрезке времени расстояние от земной обсерватории до Луны, можно наблюдать выполнение принципа эквивалентности, ведь тела эти космические из разных элементов и по массе тоже разные. Если принцип работает, то Земля да вертящаяся вокруг Луна будут совершенно одинаково двигаться в гравитационном поле Солнца. А вот если не работает принцип – тогда в движении Луны и Земли появятся маленькие «искажения» супротив рассчетных данных. Эти искажения и должен зафиксировать сверхточный комплекс.
Лазерное слежение за Луной не ново: уже несколько десятков лет ее лучами подсвечивают. Как только зеркала на поверхность доставили, так и проверяют: на месте, мол, Луна да отражатели? Но с такой точностью, как у APOLLO, никто еще не работал. Данные будут накапливаться за несколько лет – чтоб улучшить результаты. В этой обсерватории не только мощный телескоп – здесь учитываются мельчайшие факторы, способные «сбить» точность измерений, например такой, казалось бы, незначительный «элемент», как тектонические подвижки поверхности под обсерваторией.
Так что все учтено, и орбиту Луны померят с точностью небывалой, а там и Общая Теория Относительности – под откос, и все из-за заброшенных на спутник зеркал. В общем, ждем-с лазерного зайчика!
(Интересно, что про эти эксперименты скажут сторонники теории «Американцы на Луне не были»?)
Так что Луна еще много для чего сгодится. А то затмения какие-то.
14.05.2004
Теги: Луна
физика
|
Ваш отзыв автору
|
