Лауреаты конкурса «Свободный полёт - 2013»

    О фонде  Конкурс Свободный полёт  Конкурс творческих идей  Собрание конкурсных работ  Физика  Математика  Это интересно 

Наблюдения кривых блеска двойных звезд и другие астрономические подтверждения постоянства скорости света в вакууме

Модель светоносного эфира, принятая в XIX веке, подразумевала постоянство скорости распространения электромагнитных колебаний в вакууме. Тем не менее, независимость этой скорости от скорости источника сама по себе являлась крайне важной. Действительно, в физике частиц имеет место совсем другое: скорость пули, вылетевшей из ружья скачущего всадника выше, чем скорость пули, вылетевшей из такого же ружья солдата, стоящего на месте. Именно последней точки зрения придерживался Уолтер Ритц (1878–1909), выдвинувший в 1908 г., гипотезу о зависимости скорости световой волны от движущегося источника от его движения.

Астрофизика, однако, предоставляет универсальный тест постоянства скорости света в вакууме и независимости ее от движения источника, а именно наблюдение кривых блеска двойных звезд. Двойная звезда — это система из двух очень близко расположенных звезд, удерживающихся гравитационным притяжением друг к дугу и обращающихся вокруг центра масс. При наблюдении некоторых таких систем с большого расстояния порой оказывается, что одна из звезд частично закрывает другую. Такие системы называются затменными двойными звездами. Эти системы замечательны тем, что хронологию затмений можно наблюдать, даже когда телескоп не позволяет разрешить отдельные звезды: во время затмения наблюдатель находится в тени по отношению одной из звезд, поэтому общая яркость двойной системы падает. Поскольку полный момент системы сохраняется, звезды вращаются с постоянной угловой скоростью, и затмения происходят периодически во времени.

Если принять гипотезу Ритца, то звезда, движущаяся в сторону наблюдателя, будет создавать световую волну, распространяющуюся быстрее волны, которую создает другая, движущаяся от наблюдателя, звезда. Разность времен прихода этих волн к наблюдателю будет равна , где  — скорости световых волн, а  — расстояние до двойной звезды. Для больших  эта разность будет столь велика, что наблюдатель будет видеть их в существенно разные моменты своего обращения, например, с разницей в год. Возможно даже, что звезда, излучив «медленную» волну, проходит половину своей орбиты и затем излучает «быструю», которая догоняет первую, долетев до наблюдателя. В этом случае последний будет видеть два изображения звезды, на самом деле разделенные по времени на половину звездного «года». Этот же механизм будет усложнять хронологию звездных затмений, т.е., в свою очередь, зависимость яркости двойной системы от времени. Данное рассуждение в астрофизике зачастую включают в так называемый «аргумент де Ситтера». В будущем один из основателей физической космологии Виллем де Ситтер (1872–1934) предложил его в 1913 году. Кроме указанного выше он показал, что орбиты двойных звезд, лежащие перпендикулярно к направлению на наблюдателя, будут визуально искажаться поперечным сложением скоростей звезды и излучаемого света. Он же проанализировал данные по двойным звездам и сделал заключение о несостоятельности гипотезы Ритца: кривые блеска и движение наблюдаемых положений звезд подтверждают независимость скорости света от скорости источника с колоссальной точностью.

<<К предыдущему эксперименту  |  Специальная теория относительности  |  К следующему эксперименту>>