Читаем Изложение системы мира онлайн бесплатно

АКАДЕМИЯ НАУК СОЮЗА ССР

КЛАССИКИ НАУКИ

EXPOSITION

DU

SYSTÈME DU MONDE

PAR M.LE MARQUIS

DE LAPLACE

ПЬЕР СИМОН ЛАПЛАС

ИЗЛОЖЕНИЕ СИСТЕМЫ МИРА

ПЕРЕВОД

В.М. ВАСИЛЬЕВА

ИЗДАНИЕ ПОДГОТОВИЛИ

В.М. ВАСИЛЬЕВ и А. А. МИХАЙЛОВ

ЛЕНИНГРАД

«НАУКА»

ЛЕНИНГРАДСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

1982

СЕРИЯ «КЛАССИКИ НАУКИ»

Серия основана академиком С.И. Вавиловым

РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИЯ:

Б.Н. Делоне, И.Е. Дзялошинский (заместитель председателя),

А.Ю. Ишлинский, П.Л. Капица (председатель), С.П. Капица,

Б.М. Кедров, И.Л. Кнунянц, А.Н. Колмогоров,

С.P. Микулинский, А.А. Михайлов, Л.С. Полак,

Я.А. Смородинский, В.А. Энгелъгардт, А.Л. Яншин

УДК 52

Изложение системы мира. Лаплас П. С. Л., «Наука», 1982, 376 с.

В этой книге П. С. Лаплас — знаменитый французский математик и астроном (1749—1827) в популярной форме излагает содержание своего фундаментального труда — пятитомного «Трактата по небесной механике» на основе закона всемирного тяготения объясняет все наблюдаемые движения планет и спутников солнечной системы. В конце он приводит свою космогоническую гипотезу и даёт очерк истории астрономии.

Книга рассчитана на широкий круг читателей, интересующихся историей науки, в частности астрономии и физики.

ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР

академик А,А. Михайлов

Л

1705010000-578

д-84-82, кн. 2

055(02)-82

© Издательство «Наука», 1982 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

От составителей

Уведомление к шестому изданию

Изложение системы мира

Книга первая. О видимых движениях небесных тел

Глава I. О суточном движении неба

Глава II. О Солнце и его движениях

Глава III. О времени и его измерении

Глава IV. О движениях Луны, её фазах и затмениях

Глава V. О планетах, особенно о Меркурии и Венере

Глава VI. О Марсе

Глава VII. О Юпитере и его спутниках

Глава VIII. О Сатурне, о его спутниках и его кольце

Глава IX. Об Уране и его спутниках

Глава X. О телескопических планетах Церере, Палладе, Юноне и Весте

Глава XI. О движении планет вокруг Солнца

Глава XII. О кометах

Глава XIII. О звёздах и их движениях

Глава XIV. О фигуре Земли, об изменении силы тяжести на её поверхности и о десятичной системе мер и весов

Глава XV. О морских приливах и отливах, или о суточных вариациях фигуры моря

Глава XVI. О земной атмосфере и астрономической рефракции

Книга вторая. Об истинных движениях небесных тел

Глава I. О вращательном движении Земли

Глава II. О движении Земли вокруг Солнца

Глава III. О кажущихся явлениях, обусловленных движениями Земли

Глава IV. О законах движения планет вокруг Солнца и о фигуре их орбит

Глава V. О форме кометных орбит и законах движения комет вокруг Солнца

Глава VI. О законах движения спутников вокруг их планет

Книга третья. О законах движения

Глава I. О силах, их сложении и о равновесии материальной точки

Глава II. О движении материальной точки

Глава III. О равновесии системы тел

Глава IV. О равновесии жидкостей и газов

Глава V. О движении системы тел

Книга четвёртая. О теории всемирного тяготения

Глава I. О принципе всемирного тяготения

Глава II. О возмущениях эллиптического движения планет

Глава III. О массах планет и о силе тяжести на их поверхности

Глава IV. О возмущениях эллиптического движения комет

Глава V. О возмущениях движения Луны

Глава VI. О возмущениях спутников Юпитера

Глава VII. О спутниках Сатурна и Урана

Глава VIII. О фигуре Земли и планет и о законе тяжести на их поверхности

Глава IX. О фигуре кольца Сатурна

Глава X. Об атмосферах небесных тел

Глава XI. О приливах и отливах моря

Глава XII. Об устойчивости равновесия морей

Глава XIII. О колебаниях атмосферы

Глава XIV. О предварении равноденствий и о нутации земной оси

Глава XV. О либрации Луны

Глава XVI. О собственных движениях звёзд

Глава XVII. Размышления о законе всемирного тяготения

Глава XVIII. О молекулярном притяжении

Книга пятая. Краткий очерк истории астрономии

Глава I. О древней астрономии до основания Александрийской школы

Глава II. Об астрономии с основания Александрийской школы до арабов

Глава III. Об астрономии с Птолемея до её возрождения в Европе

Глава IV. Об астрономии в современной Европе

Глава V. Об открытии всемирного тяготения

Глава VI. Размышления о системе мира и о будущих успехах астрономии

Примечания

Примечание I

Примечание II

Примечание III

Примечание IV

Примечание V

Примечание VI

Примечание VII и последнее

Приложения

Комментарии (А.А. Михайлов)

Имена, встречающиеся в «Изложении системы мира» П. С. Лапласа В.М. Васильев

Лаплас и его вклад в развитие астрономии В.М. Васильев

Астрономические постоянные и элементы орбит планет и их спутников (В.К. Абалакин)

Кант о переменности суточного вращения Земли (В.К. Абалакин)

Литература

ОТ СОСТАВИТЕЛЕЙ

В уведомлении к шестому изданию «Изложения системы мира» указывается, что в этой работе для измерения углов и времени Лаплас применял десятичные единицы. Так как они не совпадают с действующими в настоящее время стандартами, после чисел, приводимых Лапласом, в прямых скобках даются их значения в современных единицах измерения. В таблице приводится соотношение этих единиц.

Десятичные единицы

Шестидесятеричные единицы

наименования 

обозначения

обозначения

100

градов

100

^g

90

°

5400

'

32400

"

1

град

1

^g

0

.°

9

54

'

324

"

1

минута

1

^c

0

.°

009

0

.'

54

32

."

4

1

секунда

1

^cc

0

.°

00009

0

.'

0054

0

."

324

10

часов

10

ч

24

^h

1440

^m

86400

^s

1

час

1

ч

2

.

^h

4

144

^m

8640

^s

1

минута

1

мин

0

.

^h

024

1

^m

44

86

^s

4

1

секунда

1

с

0

.

^h

00024

0

^m

0144

0

^s

864

Во многих случаях Лаплас даёт численные значения с неоправданно избыточным числом десятичных знаков. Чтобы сохранить стиль его изложения, было решено не уменьшать приведённое им число знаков. По этой же причине не разделены на несколько предложений, как это делают иногда при переводах, некоторые очень длинные фразы Лапласа, не свойственные современному французскому литературному языку.

В своей работе Лаплас часто ссылается на многих учёных и философов всех времён. Так как, возможно, не все они известны широкому кругу читателей, было решено привести список их имён и некоторые, весьма краткие указания об их деятельности.

За время, протёкшее после жизни и деятельности Лапласа, астрономия сделала огромные успехи и получила всестороннее развитие. Открылись новые астрономические обсерватории, построены мощные телескопы, позволившие обнаружить множество ранее не известных небесных объектов. Появились совершенно новые области астрономии — астрофизика, астрофотография, радиоастрономия, космическая астрономия и другие. Точность астрономических наблюдений несравненно возросла.

В комментариях к работе Лапласа нет никакой возможности даже кратко осветить все эти достижения. Поэтому пришлось ограничиться лишь помещением в конце книги любезно предоставленного заведующим отделом Астрономического ежегодника СССР В. К. Абалакиным перечня принятых в настоящее время астрономических постоянных и элементов орбит планет и их спутников. В случае необходимости это даёт читателю возможность сравнить их с соответствующими величинами, приводимыми Лапласом.

УВЕДОМЛЕНИЕ К ШЕСТОМУ ИЗДАНИЮ

Смерть отняла автора у науки, когда он был занят переизданием этой работы. Многие замечания, написанные его рукой, можно найти в этом новом издании, корректурные листы которого он исправлял ещё в последние дни своей жизни. Однако эта работа продвигалась медленно.

Г-н Лаплас много раз в своём частном кругу выражал ту мысль, что, к сожалению, нельзя достаточно защитить учёных от исправления их работ после смерти. Он говорил, что такие исправления равносильны изменению оригинала часто в ущерб первоначальной мысли автора и всегда во вред истории науки. Это мнение мы скрупулёзно учитывали, воспроизведя в этом шестом издании «Системы мира» точный текст предыдущего издания, внося лишь исправления, которые автор мог сделать сам. Однако три главы четвёртой книги, которые он хотел исключить из пятого издания, снова помещены здесь, а именно: глава XII «Об устойчивости равновесия моря»; глава XVII «Размышления о законе всемирного тяготения» и, наконец, глава XVIII «О молекулярном притяжении». В предисловии к этому последнему изданию г-н Лаплас упомянул о намерении объединить основные результаты применения анализа к молекулярным воздействиям, отличным от всемирного тяготения, которые получили такое широкое развитие, что должны быть предметом специального труда, следующего за «Изложением системы мира».

Так как время не позволило ему выполнить эту работу, в новом издании было естественно восстановить эти главы в том виде, в котором они были в четвёртом издании. Вот почему они снова образуют главы XII, XVII и XVIII четвёртой книги. Мы думали, что это ни в какой мере не нарушает принцип самого автора, о котором выше шла речь, и что мы полезным и интересным для науки образом дополнили настоящую работу.

В этом издании, как и в предыдущем, прямой угол делится на десятичные доли, так же как и сутки, начало которых приурочено к полуночи. Линейные измерения отнесены к метру, а измерения температуры — к показаниям ртутного термометра, разделённого на 100°, от температуры тающего льда до температуры кипящей воды, находящейся под давлением, эквивалентным давлению столба ртути высотой в 0.76 м при нулевой температуре на параллели 50.°

ИЗЛОЖЕНИЕ СИСТЕМЫ МИРА

Но для себя я о главном прошу: пусть милые Музы,

Коим священно служу, великой исполнен любовью,

Примут меня и пути мне покажут небесных созвездий.

Вергилий. Георгики, кн. II, 475—477.¹

Из всех естественных наук астрономия представляет собой наиболее длинную цепь открытий. От первого взгляда на небо чрезвычайно далеко до того общего представления, которое в настоящее время охватывает прошлые и будущие состояния системы мира. Чтобы этого достичь, надо было наблюдать небесные светила в течение многих веков, распознать в их видимых движениях действительные движения Земли, подняться до законов движения планет, а от этих законов — к принципу всемирного тяготения; наконец, исходя из этого принципа, дать полное объяснение всех небесных явлений, вплоть до самых малых деталей. Вот что сделал человеческий ум в астрономии.

Изложение этих открытий и самого простого способа, позволившего им возникнуть и следовать одно за другим, имеет двойное преимущество: представить великую совокупность важных истин и правильный метод, которому надо следовать в изучении законов природы. Вот задача, которую я себе поставил в этой работе.

Книга первая О ВИДИМЫХ ДВИЖЕНИЯХ НЕБЕСНЫХ ТЕЛ

Глава I О СУТОЧНОМ ДВИЖЕНИИ НЕБА

Если в ясную ночь в местности с открытым горизонтом внимательно следить за картиной неба, она представляется непрерывно изменяющейся. Звёзды поднимаются или опускаются; некоторые из них начинают показываться на востоке, другие исчезают на западе. Многие, такие как Полярная звезда и звёзды Большой Медведицы, никогда не достигают горизонта в наших широтах. При этих движениях взаимное положение всех звёзд остаётся неизменным: они описывают окружности тем меньшие, чем они ближе к некоторой точке, которую принимают неподвижной. Таким образом, небо кажется вращающимся на двух неподвижных точках, названных по этой причине полюсами мира, и в этом движении увлекающим всю систему звёзд. Полюс, возвышающийся над нашим горизонтом, называется северным, или септентрионалъным. Противоположный полюс, который воображают находящимся под горизонтом, называют южным, или меридиональным.

Сразу же возникает множество интересных вопросов, требующих разрешения. Что делается днём со светилами, которые мы видим в течение ночи? Откуда приходят те, что появляются над горизонтом? Куда уходят те, которые исчезают? Внимательное рассмотрение явлений даёт простые ответы на эти вопросы. Утром свет звёзд ослабевает, по мере того как разгорается заря; вечером, по мере сгущения сумерек, он становится ярче. Таким образом, мы перестаём видеть звёзды не потому, что они перестают светиться, а потому, что их свет ослабляется более ярким светом зари и Солнца. Счастливое изобретение телескопа позволило нам проверить это объяснение, дав возможность видеть звёзды даже в момент самого высокого положения Солнца. Те из них, которые достаточно близки к полюсу и никогда не достигают горизонта, видимы постоянно. Что касается звёзд, появляющихся на востоке, чтобы исчезнуть на западе, то естественно полагать, что они продолжают описывать под горизонтом окружность, которую они описывали над ним, но что горизонт закрывает от нас её нижнюю часть. Эта истина становится особенно наглядной при продвижении к северу: окружности, описываемые северными звёздами, неё более и более высвобождаются из-под горизонта, и, наконец, эти звёзды перестают исчезать под ним, тогда как другие звёзды, расположенные на юге, становятся совсем невидимыми. Перемещаясь к югу, мы наблюдаем обратное: звёзды, которые постоянно находились над горизонтом, начинают последовательно восходить и заходить, и появляются другие звёзды, ранее невидимые. Отсюда следует, что поверхность Земли не такова, какой она нам кажется — в виде плоскости, на которую опирается небосвод. Это — иллюзия, которую первые наблюдатели не замедлили исправить путём рассуждений, аналогичных предыдущим. Они скоро обнаружили, что небо охватывает Землю со всех сторон и что звёзды светятся непрерывно, описывая в течение суток каждая свою окружность. В дальнейшем мы увидим, что астрономия часто занимается исправлением подобных иллюзий и распознает реальные явления за их обманчивой видимостью.

Чтобы составить точное представление о движении небесных светил, воображают ось, проходящую через центр Земли и два полюса мира, вокруг которой вращается небесная сфера. Большой круг, перпендикулярный этой оси, называется экватором. Малые круги, описываемые звёздами параллельно экватору вследствие суточного движения, называются параллелями. Зенитом наблюдателя является точка, в которой отвесная линия пересекает небесную сферу, а надиром — диаметрально противоположная точка. Меридианом называется большой круг, проходящий через зенит и полюсы. Он делит на две равные части дуги, описываемые звёздами над горизонтом. Достигнув меридиана, они находятся на наибольшей или наименьшей высоте. Наконец, горизонт — это большой круг, перпендикулярный отвесной линии или параллельный поверхности стоячей воды в месте наблюдения.