Перше спостереження ефекту Ейнштейна
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
А. Ейнштейн, створюючи загальну теорію відносності (ОТО), побоювався, що вона стане суто математичною, відірваною від спостережень. Тому він велике значення надавав її експериментальній перевірці: «Було б дуже бажаним, щоб астрономи зацікавилися поставленим тут питанням навіть у тому випадку, якби попередні міркування здавалися недостатньо обґрунтованими чи фантастичними».
Відомі три ефекти, які можуть бути перевірені астрономічним шляхом: рух перигелів планет, гравітаційне усунення частоти та відхилення світлового променя. Нещодавно було вказано четвертий спосіб перевірки ОТО, заснований на радіолокації планет. Ми розглянемо лише один із ефектів — відхилення променя світла у гравітаційному полі масивних тіл. Слід зазначити, що для виявлення цього ефекту потрібні виключно точні вимірювання.
З роботи А. Ейнштейна «Основи загальної теорії відносності» випливає, що величина відхилення променя світла у гравітаційному полі Сонця становить:
&r = А/r,
де А – постійна величина, що дорівнює 1″,75, а r – кутова відстань від центру Сонця до променя, виражена в радіусах Сонця. Очевидно, що максимальне зміщення має зірка, траєкторія променя якої торкається поверхні Сонця: r = 1 і r = 1″,75.
Перевірка цього ефекту проводилася лише під час повних сонячних затемнень. Астрономи вимірювали її і потім обчислювали значення А та порівнювали його з теоретичним. Вперше такі спостереження були виконані ще в 1919 р. У цей день відбулося сонячне затемнення, яке виявилося дуже сприятливим для спостереження ефекту Ейнштейна: Сонце було видно на тлі яскравих зірок скупчення Гіад.
Затемнення спостерігали дві англійські експедиції: у Собралі (Північна Бразилія) та на острові Прінсіпі, біля берегів Західної Африки. На Прінсіпі було зроблено 16 знімків, але лише на одному з них виявилося досить гарне зображення п’яти зірок. Порівнявши цей знімок з фотографією тієї ж ділянки неба, зробленої в Англії в січні 1919, астрономи обчислили відносні зміщення зірок. Величина А дорівнювала 1″,61 ± 0″,30.
Експедиція, що працювала в Бразилії, зібрала більший матеріал. Астрономам вдалося визначити точне положення семи зірок, дві з яких знаходилися на відстані двох сонячних радіусів від центру Сонця. Для величини А отримано значення 1″,98 ± 0″,12. Надалі, коли врахували поправки, пов’язані з умовами, у яких отримували фотографії, значення А збільшилося до 2″,0,7 ± 0″,13.
Таким чином, під час затемнення 1919 р. було доведено існування радіальних зсувів у зірок, але отримані результати не дозволили впевнено визначити величину цього зсуву і тим більше перевірити закон r = const / r.
Перевірка ефекту Ейнштейна проводилася і під час повних затемнень 1922, 1929, 1936, 1947 та 1952 рр. Отримані значення постійної на десяті частки секунди відрізнялися від теоретичного.
Автор: Є. Ю. Данилевська.