Оказывается, опять же, что некоторые метеорологические явления проявляют тенденцию, более или менее выраженную, проходить через десятилетний цикл. Так, из записей об осадках, ведущихся в Оксфорде, следует, что при западных и юго-западных ветрах выпадало больше осадков, когда солнечные пятна были самыми большими и многочисленными, чем при южных и юго-восточных ветрах, причем последние были более дождливыми, когда солнечные пятна были наименьшими по размеру и немногочисленными. Это довольно малоизвестная связь, и она, по крайней мере, доказывает, что велись серьезные поиски таких циклических отношений, которые мы рассматриваем. Но это еще не все. Когда были изучены другие записи, было обнаружено поразительное обстоятельство: в других местах, например в Санкт-Петербурге, положение дел, наблюдавшееся в Оксфорде, было прямо противоположным. В какой-то промежуточной точке между Оксфордом и Санкт-Петербургом, несомненно, количество осадков при названных ветрах было равномерно распределено в течение периода пятен. Более того, поскольку условия таким образом различаются в разных местах, мы можем предположить, что они различаются и в разное время. Такие отношения, по-видимому, являются не только малоизвестными, но и сложными.
Когда мы узнаем, что в течение почти двух полных периодов солнечных пятен циклоны в Индийских морях были несколько более многочисленны, когда пятен больше всего, чем когда солнце без пятен, и наоборот, мы признаем возможное существование циклических отношений, которые стоят того, чтобы их знать, больше, чем те, что упоминались ранее. Доказательства не являются абсолютно решающими; некоторые, действительно, считают их едва ли заслуживающими доверия. И все же, по-видимому, в течение последних двух периодов сильной солнечной активности наблюдался избыток циклонических возмущений, точно так же, как в эти периоды наблюдался избыток магнитных возмущений. Однако этот избыток был едва ли достаточен, чтобы оправдать довольно смелое утверждение одного наблюдателя о том, что «весь вопрос о циклонах — это просто вопрос солнечной активности». У нас были записи о некоторых весьма примечательных циклонических возмущениях в течение 1876 и 1877 годов, когда на солнце наблюдалось очень мало пятен, причем фактический минимум возмущений, вероятно, был достигнут в конце 1877 года. Прогноз о том, что 1877 год будет годом редких и слабых штормов, оказался бы катастрофическим, если бы моряки и путешественники полагались на него безоговорочно.
Было обнаружено, что количество осадков и атмосферное давление в Индии меняются циклическим образом, по крайней мере в последние годы, причем периоды обычно составляют около 10 или 11 лет. Активность солнца, проявляющаяся в наличии множества пятен, по-видимому, увеличивает количество осадков в Мадрасе, Нагпуре и некоторых других местах; в то время как в Калькутте, Бомбее, Майсуре и других местах она производит обратный эффект. Однако эти эффекты проявляются несколько капризным образом: иногда год фактического максимума частоты пятен — это год, в котором количество осадков ниже среднего (вместо выше) на первых станциях и выше среднего (вместо ниже) на последних. Только путем усреднения — и притом несколько искусственным способом — кажется возможным указать на связь, на которой был сделан акцент.
Поскольку индийский голод напрямую зависит от недостаточного количества осадков, естественно, что в течение лет, охваченных наблюдениями, связь, по-видимому, существующая между солнечными пятнами и индийскими осадками, должна также распространяться и на индийский голод. Столь же ожидаемо было, что, поскольку циклоны в последнее время были несколько более многочисленны в годы, когда солнечных пятен было больше всего, кораблекрушения также должны были быть несколько более частыми в такие годы. Два года назад г-н Джула привел некоторые доказательства, которые, по его мнению, указывали на такую связь между солнечными пятнами и кораблекрушениями. Он показал, что в четыре года с наименьшим количеством пятен средний процент потерь составлял 8,64; в четыре промежуточных года средний процент составлял 9,21; в три оставшихся года одиннадцатилетнего цикла — то есть в три года наибольшей частоты пятен — средний процент составлял 9,53. Некоторые предполагали, что, возможно, такие события, как американская война, на которую пришлись два из трех лет наибольшей частоты пятен, могли оказать большее влияние, чем солнечные пятна, на увеличение процента потерянных кораблей; в то время как, возможно, депрессия, последовавшая за коммерческой паникой 1866 года (во время наименьшего количества солнечных пятен), могла быть почти столь же эффективной в снижении процента потерь, как и уменьшение площади солнечной макуляции. Но другие считают, что мы должны скорее рассматривать американскую войну как еще один продукт повышенной активности солнца в 1860–1861 годах, а великую коммерческую панику 1866 года — как прямое следствие уменьшения солнечных пятен в то время, получая таким образом новые доказательства специфического влияния солнца на земные явления, вместо того чтобы объяснять прочь доказательства, полученные из списка потерь Ллойда.
Это подводит нас к последнему и, в некотором отношении, самому необычному предположению относительно солнечного влияния на земные события — идее, а именно, что коммерческие кризисы синхронизируются с периодом солнечных пятен, происходя вблизи времени, когда пятна наименьшие по размеру и немногочисленны; или, как профессор Джевонс (которому принадлежит четкая формулировка этой теории) поэтично представляет дело, что от «солнца, которое поистине является «и оком, и душой этого великого мира», мы получаем нашу силу и нашу слабость, наш успех и нашу неудачу, наше воодушевление в коммерческой мании и наше уныние и крах в коммерческом коллапсе». У нас есть лучшие возможности для работы с этой теорией, чем с другими, ибо у нас есть записи о коммерческих делах, восходящие к началу восемнадцатого века. На самом деле у нас есть лучшие доказательства, чем предполагал профессор Джевонс, ибо в то время как в своем обсуждении этого вопроса он рассматривает только вероятное среднее значение периода солнечных пятен, мы приблизительно знаем сами эпохи, в которые происходили максимумы и минимумы солнечных пятен с 1700 года. Доказательства, представленные профессором Джевонсом, очень поразительны, хотя при детальном рассмотрении они довольно разочаровывают. Он представляет всю серию десятилетних кризисов следующим образом: 1701? (такие вопросительные знаки — его собственные), 1711, 1721, 1731–32, 1742 (?), 1752 (?), 1763, 1772–73, 1783, 1793, 1804–5 (?), 1815, 1825, 1836–9 (1837 в Соединенных Штатах), 1847, 1857, 1866 и 1878. Средний интервал составляет 10,466 года, что, как отмечает Джевонс, «почти идеально совпадает с оценкой Брауна среднего периода солнечных пятен». Посмотрим, однако, соответствуют ли эти даты настолько близко годам минимума частоты пятен, чтобы снять все сомнения. Принимая 5,25 года за средний интервал между максимумом и минимумом частоты солнечных пятен, мы хотели бы обнаружить, что каждый кризис происходит в пределах года или около того по обе стороны от минимума, хотя мы предпочли бы, возможно, обнаружить, что кризис всегда следует за временем наименьшего количества солнечных пятен, так как это более прямо показало бы угнетающий эффект солнца без пятен. Ни один кризис не должен происходить в пределах года или около того от максимума солнечного возмущения; ибо это, по-видимому, было бы фатально для предложенной теории. Рассматривая коммерческие кризисы по порядку и сравнивая их с известными (или приблизительно известными) эпохами максимума и минимума частоты пятен, мы получаем следующие результаты (мы выделяем курсивом числа или результаты, неблагоприятные для теории): — сомнительный кризис 1701 года последовал за минимумом пятен через три года; кризис 1711 года предшествовал минимуму на один год; кризис 1721 года предшествовал минимуму на два года; 1731–32 предшествовал минимуму на один год; 1742 предшествовал минимуму на три года; 1752 последовал за максимумом через два года; 1763 последовал за максимумом через полтора года; 1772–73 пришелся на середину между максимумом и минимумом; 1783 предшествовал минимуму почти на два года; 1793 пришелся почти на середину между максимумом и минимумом; 1804–5 совпал с максимумом; 1815 предшествовал максимуму на два года; 1825 последовал за минимумом через два года; 1836–39 включили 1837 год максимальной солнечной активности (этот год был также временем, когда коммерческий кризис произошел в Соединенных Штатах); 1847 предшествовал максимуму на полтора года; 1866 предшествовал минимуму на год; и 1878 последовал за минимумом через год. Четыре благоприятных случая из 17 вряд ли можно считать убедительными. Если мы включим случаи, лежащие в пределах двух лет от минимума, количество благоприятных случаев возрастет до семи, оставляя десять неблагоприятных. Следует также помнить, что один решительно неблагоприятный случай (как 1804, 1815, 1837) делает больше для опровержения такой теории, чем 20 благоприятных случаев сделали бы для ее подтверждения. Американская паника 1873 года, кстати, которая произошла, когда пятен было очень много, решительно ослабляет доказательства, полученные из кризисов 1866 и 1878 годов.
НОВЫЕ ПЛАНЕТЫ ВБЛИЗИ СОЛНЦА.
Пожалуй, ни одно научное достижение в нынешнем столетии не считалось более удивительным, чем открытие самого внешнего (насколько известно) члена солнечной семьи планет. Во многих отношениях, помимо огромной сложности вовлеченной математической задачи, это открытие сильно воздействовало на воображение. Планета, находящаяся в семнадцатистах миллионах миль от солнца, была открыта в марте 1781 года по чистой случайности, хотя эта случайность вряд ли могла произойти с кем-либо, кроме астронома, постоянно изучающего звездные глубины. Занимаясь таким наблюдением, но не имея мысли о расширении известных владений солнца, сэр У. Гершель заметил далекую планету Уран. Его опытный глаз сразу распознал тот факт, что незнакомец не является неподвижной звездой. Он счел его кометой. Лишь спустя несколько недель было доказано, что вновь открытое тело является планетой, путешествующей почти вдвое дальше от солнца, чем Сатурн, самая удаленная из известных до того планет. Прошел всего век с тех пор, как была установлена теория тяготения. И все же сразу стало понятно, насколько сильно эта теория увеличила способность астронома иметь дело с планетными движениями. Не прошло и года, как о движениях Урана было известно больше, чем было узнано о движении любой из старых планет за две тысячи лет, предшествовавших времени Коперника. Можно было заранее рассчитать положение вновь открытой планеты, рассчитать ретроспективно путь, по которому она двигалась, невидимая и не подозреваемая, в течение века, предшествовавшего ее открытию. И теперь наблюдения, которые многие могли бы счесть малоценными, оказались весьма полезными. Астрономы со времени изобретения телескопа составляли каталоги мест многих сотен звезд, невидимых невооруженным глазом. Поиск среди наблюдений, с помощью которых были составлены такие каталоги, выявил тот факт, что Уран видели и каталогизировали как неподвижную звезду двадцать один раз! Флемстид видел его пять раз, каждый раз записывая как звезду шестой величины, так что пять звезд Флемстида пришлось вычеркнуть из его списков. Лемонье фактически видел Уран двенадцать раз и избежал чести открытия планеты (как таковой) лишь благодаря самой удивительной небрежности, его астрономические бумаги были, как сказал Араго, «самой картиной хаоса». Брэдли видел Уран три раза. [3] Майер видел планету только один раз.
Именно из изучения движений Урана, как они наблюдались, в сочетании с продвижением планеты после ее открытия, математики впервые начали подозревать существование какого-то неизвестного возмущающего тела. Наблюдения, предшествовавшие открытию планеты, охватывают интервал в девяносто лет и несколько месяцев, причем самое раннее использованное наблюдение было сделано Флемстидом 23 декабря 1690 года. Есть что-то очень странное в мысли, что наука была способна таким образом иметь дело с движениями планеты почти за век до того, как планета была известна. Астрономия в первую очередь рассчитала, где находилась планета в то время; а затем, из записей, сделанных ушедшими наблюдателями, которые не подозревали об истинной природе тела, за которым они наблюдали, Астрономия скорректировала свои расчеты и более строго вывела истинную природу движений новой планеты.
Но еще более странной и впечатляющей является мысль, что из исследований, подобных этим, Астрономия должна быть способна сделать вывод о существовании планеты на тысячу миллионов миль дальше, чем сам Уран. Как удивительно это показалось бы Флемстиду, например, если бы тем зимним вечером 1693 года, когда он впервые наблюдал Уран, ему сказали, что светило, которое он заносил в свои списки как звезду шестой величины, вовсе не звезда, и что наблюдение, которое он тогда делал, поможет астрономам полтора века спустя открыть светило в сто раз больше земли и путешествующее в тридцать раз дальше от солнца.
Еще более удивительным, однако, чем любые инциденты, предшествовавшие открытию Нептуна, было само это достижение. То, что планета, настолько удаленная, что она совершенно невидима невооруженным глазом, никогда не приближающаяся к нашей собственной земле ближе чем на двадцать шестьсот миллионов миль, никогда даже не приближающаяся к Урану ближе чем на девятьсот пятьдесят миллионов миль, должна быть обнаружена с помощью тех самых конкретных возмущений (среди многих других), которые она произвела на планету, не известную еще три четверти века, казалось действительно удивительным. И все же это было еще не все. Как будто для того, чтобы превратить чудесное достижение в чудо объединенных мастерства и удачи, пришло объявление, что, в конце концов, планета, открытая в точке, на которую указывали Адамс и Леверье, была не той планетой их расчетов, а двигалась по орбите на четыре или пятьсот миллионов миль ближе к солнцу, чем орбита, которая была приписана неизвестному телу. Многие были склонны полагать, что ничто, кроме самой удивительной случайности, не вознаградило с таким исключительным успехом расчеты Адамса и Леверье. Другие были еще более удивлены, узнав, что новая планета странным образом отклонилась от закона расстояний, которому, казалось, подчинялись все остальные планеты солнечной системы. Ибо согласно этому закону (называемому законом Боде) расстояние Нептуна, вместо того чтобы быть около тридцати раз, должно было быть в тридцать девять раз больше расстояния земли от солнца.
В некоторых отношениях открытие планеты ближе к солнцу, чем Меркурий, может показаться многим гораздо менее интересным, чем обнаружение удаленного гиганта Нептуна. Между Меркурием и солнцем пролегает среднее расстояние всего в тридцать шесть миллионов миль, расстояние, кажущееся совершенно незначительным по сравнению с теми, с которыми имели дело при описании открытия Урана и Нептуна. Опять же, совершенно точно, что любая планета между Меркурием и солнцем должна быть гораздо меньше нашей собственной земли по размеру и массе, тогда как Нептун превосходит землю в 105 раз по размеру и в 17 раз по массе. Таким образом, гораздо меньший регион должен быть исследован на предмет гораздо меньшего тела. Более того, хотя математический расчет не может иметь дело с внутримеркурианской планетой так же точно, как с Нептуном, ибо нет возмущений Меркурия, которые дали бы малейшую информацию об орбитальном положении его возмутителя, часть небес, занимаемая внутримеркурианской планетой, известна без расчетов, видя, что планета всегда должна находиться в пределах шести или семи градусов или около того от солнца и никогда не может быть очень далеко от эклиптики.
И все же в действительности обнаружение внутримеркурианской планеты — это проблема гораздо большей сложности, чем проблема такой планеты, как Нептун, в то время как даже сейчас, когда большинство астрономов считают, что внутримеркурианская планета была обнаружена, определение ее орбиты — это проблема, которая, кажется, представляет почти непреодолимые трудности.
Я могу заметить, действительно, в отношении Нептуна, что его можно было бы успешно искать без сотой доли труда и размышлений, фактически посвященных его обнаружению. Может прозвучать довольно смело утверждение, что любой достаточно хороший геометр мог бы указать после менее чем часового расчета, основанного на фактах, известных относительно Урана в 1842 году, на регион, в котором возмущающая планета должна была бы определенно находиться, — регион, значительно больший, несомненно, чем тот, на который указывали Адамс и Леверье, но регион, который один наблюдатель мог бы адекватно прочесать за полдюжины благоприятных вечеров, причем двух таких обзоров было бы достаточно, чтобы обнаружить возмущающую планету. Я верю, однако, что никто, кто изучит доказательства, не будет отрицать точность этого утверждения. Было очевидно, из природы возмущений, испытываемых Ураном, что между 1820 и 1825 годами Уран и неизвестное тело находились в соединении. Из этого следовало, что возмутитель должен был находиться позади Урана в 1840–1845 годах примерно на одну восьмую оборота вокруг солнца. С допущениями, сделанными Адамсом и Леверье, действительно, положение незнакомца в этом отношении могло быть определено более точно. Не могло быть сомнений в том, что возмущающая планета должна находиться вблизи эклиптики. Из этого следовало, что планета должна находиться где-то на полосе небес, безусловно, не более десяти градусов в длину и около трех градусов в ширину, но вероятное положение планеты было бы указано как в пределах полосы четыре градуса в длину и два в ширину. [4] Такая полоса могла быть эффективно исследована за время, которое я назвал выше, и планета была бы в ней найдена. Больший регион (десять градусов в длину и три в ширину) мог быть исследован за то же время двумя наблюдателями. Если бы, действительно, единственный наблюдатель использовал телескоп, достаточно мощный, чтобы обнаружить разницу в аспекте между диском Нептуна и точечным изображением звезды (черта, по которой Галле, как помнится, распознал Нептун), одной ночи было бы достаточно для поиска в меньшем из вышеупомянутых регионов, и двух ночей для поиска в большем. Поиск в меньшем, как уже было сказано, выявил бы возмущающую планету.