(статья из "Астрономического журнала", Т.
XLII, вып. 3, 1965 г., с. 676)Показано, что баллистическая гипотеза Ритца, предполагавшая векторное сложение скорости света со скоростью источника, может быть категорически отвергнута на основе факта существования короткопериодических цефеид. В случае справедливости баллистической гипотезы тепловой разброс лучевых скоростей элементарных излучателей поверхности звезды привёл бы к полному исчезновению изменения блеска для достаточно удалённого наблюдателя, т. е. эти быстропеременные звёзды были бы неизвестны астрономии.
ON ONE ASTROPHYSICAL PROOF OF THE SECOND POSTULATE OF THE SPECIAL THEORY OF RELATIVITY, by
Е. B. Aleksandrov. – It is shown that Ritz's ballistic hypothesis, which proposes a vector summation of the velocity of light and the source, can be rejected categorically on the basis of the fact of existence of short-period Cepheids. If the ballistic hypothesis were correct, the thermal dispersion of radial velocities of radiating elements of the stellar surface would lead to the complete disappearance of brightness variations for a sufficiently distant observer, i. е. these stars with rapid variations of brightness would not be known to astronomy.Недавно была опубликована вызвавшая многочисленные отклики экспериментальная работа Кантора
[1], подвергавшая сомнению второй постулат специальной теории относительности в пользу баллистической гипотезы – векторного сложения скорости света со скоростью источника. Кантор измерял скорость света, прошедшего через движущееся стеклянное окно, рассматривавшееся в качестве вторичного источника излучения *. Живой интерес к работе Кантора в значительной степени определялся тем, что её постановка мотивировалась отсутствием прямых свидетельств постоянства скорости света. Действительно, учёт преломляющей среды как источника вторичного излучения (корректность этой точки зрения здесь не обсуждается), ставит под сомнение предшествующие прямые измерения скорости света от движущихся источников, так как в этих опытах свет перед измерением скорости проходил через неподвижные оптические системы. С другой стороны, данные наблюдения двойных звёзд, противоречащие баллистическим воззрениям, неоднократно подвергались критике [2], связанной с недостаточной точностью соответствующих наблюдений или неоднозначностью выводов.В связи с последним представляется целесообразным обратить внимание на возможность нового подхода к данным о кинетике излучения переменных звёзд, позволяющего категорически отвергнуть баллистическую гипотезу. Сущность нового подхода состоит в учёте разброса лучевых скоростей излучающих элементов звезды (частиц плазмы, движущихся с тепловыми скоростями, или отдельных участков светящей поверхности). Рассмотрим подробнее вопрос на примере коротко периодических цефеид типа
RR Лиры.К этому типу относятся около 2400 звёзд, меняющих свою яркость в среднем на 70% с периодом от 1,2 до 30 часов [
3].Учтём тепловой разброс скоростей излучающих частиц плазмы звезды. Если принять баллистическую гипотезу, то надо допустить, что свет, испущенный атомом, движущимся на наблюдателя, достигнет его раньше, чем свет одновременно излучающего атома с обратным направлением движения. Разница во времени регистрации растёт с расстоянием и может значительно превысить длительность периода излучения звезды, т. е. исходные колебания интенсивности излучения будут смазываться. Можно было бы ожидать, что более далёкие звёзды будут иметь меньшую амплитуду изменения блеска. Оценим величину “демодуляции”, исходя из идеи о сложении скорости света со скоростью источника.
Пусть интенсивность излучения звезды в непосредственной близости от неё меняется по закону
I(t). Часть света dI, посылаемая атомами с проекцией vz скорости на направление наблюдения и регистрируемая на расстоянии l в момент времени t, даётся выражением:
где с
– обычная скорость света, а k – коэффициент пропорциональности. Учитывая тепловое распределение атомов по скоростям vz, для полной интенсивности имеем:
(1)
Здесь
vT – вероятная тепловая скорость атомов. Зададимся, не уменьшая общности, гармонической зависимостью I(t):I = I0(1 +
ε sin Ωt), (2)где
ε – исходная “глубина модуляции” света звезды, близкая к 1. Подставив (2) в (1) и учитывая, что vz/с << 1, получаем после интегрирования: I(t) = kI0 + kI0ε·sinΩ(t – Т0)·е-α2, где l/с = Т0 и α = ΩТ0vT/2с. Таким образом, отношение переменной составляющей излучения к постоянной равняется εе-α2, т. е. излучение демодулируется в е-α2 раз.Возьмём в качестве примера “близкую” звезду
RR Лиры, дающую название всему типу звёзд. Для неё Т0 = 1000 лет, Ω = 4·103 радиан в год, параметр vT/c примем равным 3·10–5 (для гелия при 104 K). В этих предположениях коэффициент демодуляции равен е–3600, т. е. разброс скоростей излучающих частиц должен был бы привести к полному исчезновению колебаний яркости звезды. Для более далёких звёзд результат только усугубляется.Итак, в случае справедливости баллистических воззрений все переменные звёзды упомянутого типа были бы неизвестны астрономии, как, впрочем, и большинство других периодических звёзд.
В приведённых вычислениях не учитывалось коллективное движение светящей поверхности звезды в процессе пульсации. Учёт распределения лучевых скоростей поверхности приводит к дополнительному ослаблению колебания яркости звезды по порядку величины в
α раз.Разброс скоростей макро- и микроизлучателей должен был бы сказаться и на кинетике излучения новых звёзд, – вспышка должна затягиваться с ростом расстояния. Подобные рассуждения в применении даже к самым близким галактическим Новым приводят к несоответствию на порядки наблюдаемого времени вспышки по сравнению с расчётным на основе баллистической гипотезы.
Здесь намеренно упоминаются самые близкие звёзды, чтобы избежать возражений, связанных с наличием межзвёздного газа. Для расстояния 10
3 св. лет слой этого газа эквивалентен слою воздуха, толщиной порядка 10 см, присутствие которого не помешало в работе [1].* Ошибочность результатов Кантора уже доказана контрольной работой [4
].Поступила в редакцию
3 июня 1964 г.
Литература
1. W.
К a n t о r, J. Opt. Soc. America, 52, 978, 1962.2. Р. М о о
n and D. Spenser, J. Opt. Soc. America, 43, 635, 1953.3. Б. В. К у к а р к и н, П. П. П а р е н а г о, Ю. И. Е ф р е м о в, П. Н. Х о л о п о в, Общий каталог переменных звёзд,
1 и 2, М., 1958.4. G. C
. В а b с о с k, Т. G. В е r g m a n, J. Opt. Soc. America, 54, 147, 1964.Дата установки: 12.11.2006
[вернуться к содержанию сайта]