Первое наблюдение эффекта Эйнштейна

Статья написана Павлом Чайкой, главным редактором журнала «Познавайка». С 2013 года, с момента основания журнала Павел Чайка посвятил себя популяризации науки в Украине и мире. Основная цель, как журнала, так и этой статьи – объяснить сложные научные темы простым и доступным языком

А. Эйнштейн, создавая общую теорию относительности (ОТО), опасался, что она станет чисто математической, оторванной от наблюдений. Поэтому он большое значение придавал ее экспериментальной проверке: «Было бы крайне желательным, чтобы астрономы заинтересовались поставленным здесь вопросом даже и в том случае, если бы предыдущие рассуждения казались недостаточно обоснованными или фантастическими».

Известны три эффекта, которые могут быть проверены астрономическим путем: движение перигелиев планет, гравитационное смещение частоты и отклонение светового луча. Недавно был указан четвертый способ проверки ОТО, основанный на радиолокации планет. Мы рассмотрим лишь один из эффектов — отклонение луча света в гравитационном поле массивных тел. Следует отметить, что для обнаружения этого эффекта требуются исключительно точные измерения.

Из работы А. Эйнштейна «Основы общей теории относительности» следует, что величина отклонения луча света в гравитационном поле Солнца составляет:

&r = А/r,

где А — постоянная величина, равная 1″,75, а r — угловое расстояние от центра Солнца до луча, выраженное в радиусах Солнца. Очевидно, что максимальным смещением обладает звезда, траектория луча которой касается поверхности Солнца: r = 1 и &r = 1″,75.

Проверка этого эффекта проводилась только во время полных солнечных затмений. Астрономы измеряли ее и потом вычисляли значение А и сравнивали его с теоретическим. Впервые такие наблюдения были выполнены еще в 1919 г. В этот день произошло солнечное затмение, которое оказалось очень благоприятным для наблюдения эффекта Эйнштейна: Солнце было видно на фоне ярких звезд скопления Гиад.

Затмение наблюдали две английские экспедиции: в Собрале (Северная Бразилия) и на острове Принсипе, у берегов Западной Африки. На Принсипе было сделано 16 снимков, но лишь на одном из них оказалось достаточно хорошее изображение пяти звезд. Сравнив этот снимок с фотографией того же участка неба, сделанной в Англии в январе 1919 г., астрономы вычислили относительные смещения звезд. Величина А оказалась равной 1″,61 ± 0″,30.

Экспедиция, работавшая в Бразилии, собрала более обширный материал. Астрономам удалось определить точное положение семи звезд, две из которых находились на расстоянии двух солнечных радиусов от центра Солнца. Для величины А было получено значение 1″,98 ± 0″,12. В дальнейшем, когда учли поправки, связанные с условиями, в которых получали фотографии, значение А увеличилось до 2″,0,7 ± 0″,13.

Таким образом, во время затмения 1919 г. было доказано существование радиальных смещений у звезд, но полученные результаты не позволили уверенно определить величину этого смещения и тем более проверить закон &r = const/r.

Проверка эффекта Эйнштейна проводилась и во время полных затмений 1922, 1929, 1936, 1947 и 1952 гг. Полученные значения постоянной А на десятые доли секунды отличались от теоретического.

Автор: Е. Ю. Данилевская.