WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 43 | 44 || 46 | 47 |   ...   | 55 |

Разберёмся сначала со звёздой. В современную эпоху (J2001.5) звезда Ursa Minor (видимая звёздная величина m = 2,02) имеет склонение = +8916 14.33 и отстоит от полюса мира на величину 43 45.67. Соответственно, она в течении суток описывает вокруг полюса круг этого радиуса, который почти в 3 раза больше видимого размера Солнца или Луны. Кроме этого, данная звезда относительно недолго носит имя «Полярная». Вследствие прецессии земной оси (см. вопрос № 569, стр. 179) полюс мира перемещается по небу мимо Полярной звезды со скоростью около 0,5 градуса за 100 лет.

Так что в Древнем Египте (5000 лет назад) «Полярной» была звезда Дракона, в начале нашей эры ярких звёзд у полюса вообще не было, через 2000 лет «Полярной» станет Цефея, а через 12000 лет — Вега ( Lyr). Во времена Колумба, 500 лет назад, Полярная звезда отстояла от полюса примерно на 3,5 градуса и описывала суточный круг в 7 градусов, или почти в 5 раз больше, чем теперь. Этот эффект не мог быть неизвестен астрономам того времени. По величине это соответствует наблюдавшемуся Колумбом эффекту, но, разумеется, не по периоду, поскольку стрелка компаса не притягивается (и никогда не притягивалась) Полярной звездой и не демонстрирует таких суточных колебаний.

Точности ради отметим также, что ось вращения Земли (которой соответствует северный географический полюс на поверхности Земли и полюс мира на небе) сама совершает вековые квазикруговые движения внутри тела Земли с амплитудой около 30 метров. Кроме этого, за счёт движения континентов за прошедшие 500 лет берега Атлантического океана разошлись на величину около 10 м. Разумеется, что для обсуждаемой проблемы данные эффекты несущественны.

Наиболее существенным является факт несовпадения магнитных полюсов Земли и географических. Северный геомагнитный полюс имеет координаты: 76 с. ш. и 101 з. д. (на 1970 г.). Стрелка любого компаса намагничена, и её положение в пространстве определяется взаимодействием с силовыми линиями окружающего магнитного поля. Угол между направлением невозмущённых силовых линий магнитного поля Земли и направлением на северный географический полюс называется магнитным склонением. В каждом месте Земли оно разное, при отклонении стрелки к востоку от меридиана оно считается положительным, а при отклонении к западу, как у Колумба, — отрицательным. Если следовать из Европы в Америку примерно по пути Колумба, то магнитные склонения к западу в современную эпоху буду составлять (примерно): в Генуе 5, в Гибралтаре 10, на Канарских островах 15, в середине Атлантики около 20, у Бермудских островов 10, на Гаити 5, на Кубе и во Флориде — 0.

Природа магнетизма Земли (и других планет) до сих пор хранит много загадок. Предполагается, что глобальное геомагнитное поле возникает благодаря т. н. «динамо-механизму», связанному с гидродинамическими движениями в жидком ядре Земли. Для магнитного поля существенны, по-видимому, также и другие факторы, например, приливное воздействие Луны. Не будем, однако, сильно упрекать рулевых Колумба в незнании свойств магнитного поля и компаса. Ведь, например, ещё современники Ньютона всерьёз обсуждали, как влияет на показания компаса натирание его... чесноком, или «известное» свойство компаса, позволяющее мужу «контролировать» верность жены. Тогда же, в 1700 г. Эдмунд Галлей составил первуюкарту магнитных склонений для мореплавания, только через 200 лет после открытия этого эффекта Колумбом.

В целом структура земного магнитного поля очень сложна, и только в первом, самом грубом приближении его можно представлять в виде диполя. На самом же деле, условный центр магнитного поля сейчас смещён относительно центра Земли почти на 500 км в сторону Тихого океана, а геомагнитная ось наклонена к оси вращения Земли на угол 11.

Напряжённость магнитного поля Земли также сильно меняется в разных районах земного шара. От северной до центральной части Атлантического океана, например, она уменьшается в два раза: от 0,до 0,250 эрстед.

Однако наиболее сложной проблемой геомагнетизма является сильная переменность магнитного поля Земли. Все его параметры: склонение, наклонение, напряжённость, локальные аномалии, — изменяются так, как если бы поле вращалось внутри твёрдого тела Земли. Это явление, известное как «западный дрейф» геомагнитного поля, происходит со скоростью до 0.2 в год (т. е. один оборот за 1800–лет). Оба геомагнитных полюса также перемещаются по поверхности Земли, изменяя при этом и своюдолготу, и широту. Например, в Лондоне за период измерений около 400 лет магнитное склонение «гуляло» в диапазоне более 30 (!) и составляло +11 в 1600 г., -21.5 в 1860 г., -10.0 в 1960 г. Точную картину магнитного поля Земли по состояниюна 1492 г. восстановить трудно, поскольку существуют различные модели его динамики. Не исключено, что во время плавания Колумба в Европе склонение составляло около 5 к востоку, а северный геомагнитный полюс мог находиться где-то в районе Гренландии или даже Исландии. В этом случае сам факт несоответствия стрелки компаса направлениюна Полярнуюзвезду Колумбу, как опытному мореплавателюи космографу, должен был быть известен заранее, поразило же его изменение положения стрелки в разных районах Океана. Дополнительнуюинтригу в «дело» о магнитном склонении вносит то обстоятельство, что это явление вполне могло быть открыто и теми португальскими мореплавателями, которые шли в Индию путём «на восток», если бы они во время плавания могли бы постоянно видеть Полярную звезду в качестве репера. Но, огибая Африку с юга, естественно, они теряли её из виду.

Помимо неоднородностей глобального геомагнитного поля, порождаемых глубинными процессами в ядре и мантии, наблюдаются также его региональные и локальные аномалии, связанные с месторождениями магнитных минералов в земной коре. Наиболее известным примером являются залежи железной руды в районе Курской магнитной аномалии, где напряжённость поля достигает 2 Э, что почти в 4 раза превышает нормальные значения. На маршруте Колумба подобных локальных аномалий не выявлено, но, в принципе, за 500 лет локальная структура магнитного поля в Атлантике тоже могла заметно измениться.

Помимо вековых вариаций, магнитное поле Земли обнаруживает быстрые колебания с периодом от нескольких дней до нескольких секунд. Существуют колебания, связанные с солнечными сутками и с периодом обращения Луны, а также локальные и перманентные возмущения. Наибольшие неприятности доставляют т. н. «магнитные бури», порождённые мощным воздействием корпускулярного излучения Солнца (солнечного ветра) на магнитосферу Земли. Примерно раз в год случаются бури с амплитудой возмущений до 0,015 Э, мощностью до 1019 эрг/с и полной энергией до 1024 эрг. Токи в магнитосфере при этом составляют 60000–100000 ампер, а в околополярных районах высыпающиеся в атмосферу частицы вызывают яркие «полярные сияния».

Наконец, сама величина напряжённости глобального магнитного поля Земли очень быстро уменьшается: примерно на 5% за столетие.

Это означает, что примерно через 2000 лет оно полностьюисчезнет (!).

Как было отмечено, стрелка компаса может показывать на юг (магнитное склонение 180) на линии между северным географическим и геомагнитным полюсом. Строго говоря, геомагнитным полюсом называется то место на поверхности Земли, где силовые линии магнитного поля расположены вертикально, соответственно, стрелка компаса там показывает... вниз.

Именно так, методом свободно подвешенной магнитной стрелки, Джеймс Кларк Росс (1800–1862) открыл северный магнитный полюс, когда обследовал на санях остров Кинг–Вильям и полуостров Бутия во время экспедиции Джона Росса 1829–1833 гг. по поиску Северозападного прохода. Интересно, что он же участвовал в трёх экспедициях в Антарктику в 1839–1843 гг. с цельюпоиска магнитного полюса Южного полушария. Его именем назван ледовый барьер в Антарктиде и море у её берегов.

955. Какие принципиально важные астрономические измерения выполнили во время своих путешествий Колумб и Кук Одной из распространённых ошибок было утверждение, что Колумб и Кук измеряли координаты звёзд Южного полушария. Поскольку уже с экватора виден Южный полюс мира, то все яркие звёзды южного неба также могли наблюдаться португальскими капитанами задолго до Колумба. Для измерения координат звёзд необходимы точные и систематические наблюдения на одном месте с применением меридианных телескопов и часов. Эти задачи решались много позднее специальными астрономическими экспедициями в южном полушарии. Самое большее, что реально могли сделать капитаны кораблей в открытом море, это наблюдать какие-либо новые объекты, например, Магеллановы облака — ближайшие к нам галактики. Наоборот, это им, капитанам, были нужны координаты звёзд для определения своего местоположения.

Как уже было неоднократно отмечено, «ахиллесовой пятой» мореплавания в то время была принципиальная невозможность измерить географическуюдолготу положения вновь открытого острова или материка, а соответственно, и понять их истинное расположение на поверхности земного шара, что и привело к таким катастрофическим последствиям и Колумба, и Магеллана.

Как известно, долгота — это разница во времени между моментами полудня на разных меридианах. В принципе для того, чтобы определить местоположение любой точки на Земле, нужно два условия:

во-первых, необходимо некоторое событие (явление), видимое одновременно в обоих пунктах, и, во-вторых, нужно измерить момент этого события по местному времени каждого из пунктов. Тогда разница долгот пунктов будет равна разнице их местных времён. Ни древних, ни средневековых европейских астрономов и космографов проблема долгот не сильно беспокоила: не было прямой практической необходимости;

измерений расстояний в днях пути между городами на суше и островами на море для повседневных нужд было достаточно.

Не так обстояло дело на мусульманском востоке: учёные имамы должны были знать долготу каждого города, да поточнее. И причина к тому была самая что ни на есть серьёзная: без точного знания и широты, и долготы города невозможно точно рассчитать направление (азимут) на Мекку — главнуюсвятынювсех правоверных. Именно к Мекке должны обращать они свои молитвы, именно и точно туда должен быть направлен михраб каждой мечети (см. также вопрос № 936, стр. 265). А если мечеть будет неправильно ориентирована — молитвы могут не дойти до Аллаха, попасть не по тому адресу к кому-нибудь ещё! Поэтому именно арабские астрономы, переняв эстафету у александрийских учёных, в течении почти 1000 лет (с 7 по 16 век) были главными хранителями и продолжателями математических и астрономических знаний, наблюдали небесные светила, измеряли их высоту над горизонтом, создали алгебру и сферическую тригонометрию, методы вычислений и таблицы. В качестве астрономических событий, видимых во всех местах одновременно, они использовали лунные затмения, определяя моменты времени начала затмений, получали и долготу своего места.

И всё-таки, как ни крути, а Колумб был фантастически везучим человеком. Во время последнего, 4-го плавания ему опять и крупно повезло. 29 февраля 1504 г. произошло полное лунное затмение, эфемериды которого ему были известны заранее.

Дело в том, что ещё в 1471 г. астроном Региомонтан перебрался в г. Нюрнберг. По счастью, ему удалось уговорить местного богатого купца Бернгарда Вальтера, который дал ему денег на строительство астрономических инструментов и организацию небольшой обсерватории. Через 3 года, в 1474 г. Региомонтан издаёт свои знаменитые «Эфемериды» — таблицы координат звёзд, положений планет и обстоятельств затмений на период 1475–1506 гг, которые обессмертили его имя в истории науки. Но буквально через 2 года(!), в 1476 г. он умирает, а в 1504 г., всего за 2 года(!) до конца расчётного периода, Колумб оказывается не в испанской тюрьме30, а на острове Ямайка, и по эфемеридам Региомонтана наблюдает лунное затмение! Даже имея в своём распоряжении только песочные часы (которые могут измерять лишь непродолжительные интервалы времени), Колумб смог определить и момент истинного местного полудня, и момент начала затмения. Это затмение, предсказанное Региомонтаном на 01 марта в 01ч 36м Нюрнберского времени, началось около 19 ч ямайского местного времени (на Ямайке ещё было 29 февраля). Отсюда Колумб мог сделать заключение о разнице долгот между Нюрнбергом и Ямайкой примерно в 6,5 часов, т. е. с удовлетворительной точностью определить обе географические координаты своего местонахождения (истинные значения о. Ямайка — 78 з. д. 18 с. ш.). Почти наверняка это же затмение наблюдал и Васко да Гама, который в тот момент находился в Индии. Соответственно, истинное географическое положение и Индии, и Вест-Индии можно было уже достаточно точно зафиксировать на глобусе.

Главной трудностью затменного метода определения долгот была большая редкость затмений. В 17 веке после изобретения Галилеем телескопа и открытия спутников Юпитера, для этой цели стали применять наблюдения их относительных положений, которые могли вычисляться заранее в виде таблиц. Однако, условия для наблюдений были не всегда благоприятными, и точность оставляла желать много лучшего.

Поэтому, когда на 26 мая 1761 г. было предсказано прохождение Венеры по диску Солнца, многие астрономы отправились в разные области Европы и Азии для астрономических наблюдений. Наблюдения проводил Королевский астроном (т. е. директор Гринвичской обсерватории) Невил Маскелайн. Парижская академия наук заранее отправила аббата Жан Шаппа д’Отероша точно измерять момент времени и определять долготу места далеко на восток — в Тобольск. В СанктПетербурге это же событие наблюдал М. В. Ломоносов, неожиданно обнаружив атмосферу Венеры. Через 8 лет должно было состояться ещё одно такое же прохождение Венеры — 6 июня 1769 г. Наблюдения проводились также во многих местах Земли: Парижская академия вновь командировала Отероша, но на сей раз в Калифорнию; в Гурьеве см. вопрос № 950, п. 12, стр. наблюдения проводил Пётр Иноходцев. Английское Королевское общество снарядило в 1768 г. специальную астрономическую экспедицию с теми же целями в Тихий океан. Командовал кораблём молодой и никому тогда неизвестный лейтенант королевского флота Джеймс Кук.

Сопровождавшие его астрономы произвели измерения моментов прохождения на о. Таити, и благодаря этому стало возможным построить окончательнуюкоординатнуюсетку долгот на всей акватории Тихого океана. (Сухина Анна: «Колумб и Кук измерили, что на каком градусе находится»).

Глава 26. Волны, вихри и дымы 991. Могут ли разные части одного небесного тела вращаться в разные стороны См. ответ на вопрос №119, стр. 99.

Глава 28. Оптика 1034. В чём преимущество телескопа перед глазом На протяжении тысячелетий человек сначала любовался, а затем пытливо наблюдал ночное звёздное небо «невооружённым» глазом.

Но в 16 веке ремесленники научились изготавливать из стекла лупы и очковые линзы приемлемого качества, что и явилось предпосылкой создания таких оптических приборов, как микроскоп и телескоп.

Pages:     | 1 |   ...   | 43 | 44 || 46 | 47 |   ...   | 55 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.