Войти
Солнечное затмение 29 мая 1919 года.Эксперимент Эддингтона был наблюдательным тест общей теории относительности, организованный британскими астрономами Фрэнком Уотсоном Дайсоном и Артуром Стэнли Эддингтоном в 1919 году. Всего наблюдалось солнечное затмение 29 мая 1919 г. и проводились двумя экспедициями: одна на западноафриканский остров Принсипи, а другая в бразильский город Собрал. Целью экспедиций было измерение гравитационного отклонения звездного света, проходящего вблизи Солнца. Величина этого отклонения была предсказана Альбертом Эйнштейном в статье 1911 года и была одним из тестов, предложенных для его общей теории относительности 1915 года. После возвращения экспедиции результаты были представлены Эддингтоном Королевскому обществу Лондона и, после некоторых размышлений, были приняты. Широкое освещение результатов в газетах привело к всемирной известности Эйнштейна и его теорий.
Артур Стэнли Эддингтон, профессор астрономии Plumian Одно из первых соображений о гравитационном отклонении света было опубликовано в 1801 году, когда Иоганн Георг фон Зольднер указал, что ньютоновская гравитация предсказывает, что звездный свет будет отклоняться, когда он проходит вблизи массивный объект. Первоначально в статье, опубликованной в 1911 году, Эйнштейн неправильно рассчитал, что величина отклонения света равна ньютоновскому значению. Американская группа из Обсерватории Лик планировала измерить величину отклонения путем наблюдений за затмением в Бразилии в 1912 году, но плохая погода помешала проведению наблюдений. Эддингтон принимал участие в британской экспедиции в Бразилию для наблюдения за затмением 1912 года, но его интересовали другие измерения.
Хотя основная работа Эйнштейна по общей теории относительности не была опубликована до 1915 года, он знал и раньше, что его расчет 1911 года был неверным, и что фактически предсказанный эффект в ньютоновской модели составляет лишь половину значения, предсказанного общая теория относительности. Это предложило возможную проверку его теории, и в 1913 году Эйнштейн попросил Джорджа Эллери Хейла предложить способ обнаружения отклонения света от звезды, когда она проходит мимо Солнца. Хейл предположил, что это могло произойти во время полного солнечного затмения. Это привело к другой экспедиции по исследованию затмений с участием немецких и американских астрономов, которая состоялась в 1914 году. Ее организовал Эрвин Финлей-Фрейндлих из Берлинского университета, где работал Эйнштейн. в то время, включая американского астронома Уильяма Уоллеса Кэмпбелла из Обсерватории Лика. Экспедиция отправилась в Крым для наблюдения за затмением 21 августа. Однако Первая мировая война началась в июле того же года, и 1 августа Германия объявила войну России. Немецкие астрономы были либо вынуждены вернуться домой, либо попали в плен к русским. Хотя американские астрономы не были задержаны, облака не позволили провести наблюдения во время затмения.
Эддингтон заинтересовался общей теорией относительности в 1916 году, во время Первой мировой войны, когда он прочитал статьи Эйнштейна (представленные в Берлине, Германия, в 1915 году), присланные нейтральным Голландский физик Виллем де Ситтер в Королевское астрономическое общество в Великобритании. Эддингтон, который впоследствии был одним из немногих людей, понимавших теорию, осознал ее значение и прочитал лекцию по теории относительности на встрече в Британской ассоциации в 1916 году. Он подчеркнул важность проверки теории. с помощью таких методов, как наблюдения за отклонением света во время затмений и с помощью Королевского астронома Фрэнк Уотсон Дайсон начал строить планы затмения в мае 1919 года, которые были бы особенно подходящими для такого испытания. Эддингтон также подготовил крупный отчет по общей теории относительности для Физического общества, опубликованный как Report on the Relativity Theory of Gravitation (1918). Эддингтон также читал лекции по теории относительности в Кембриджском университете, где он был профессором астрономии с 1913 года.
Призыв на военную службу в Великобритании был введен в 1917 году. В возрасте 34 лет Эддингтон имел право быть призванным в армию. но его освобождение от этого было получено его университетом по соображениям национальных интересов. Это освобождение было позже обжаловано военным министерством, и на серии слушаний в июне и июле 1918 года Эддингтон, который был квакером, заявил, что он отказник по соображениям совести, основываясь на по религиозным мотивам. На последнем слушании Королевский астроном Фрэнк Уотсон Дайсон поддержал исключение, предложив Эддингтону предпринять экспедицию для наблюдения полного затмения в мае следующего года, чтобы проверить общую теорию относительности Эйнштейна. Апелляционный совет предоставил Эддингтону продление на двенадцать месяцев. Хотя это продление было оспорено подписанием перемирия в ноябре, положившего конец войне, экспедиция прошла, как и планировалось.
Эйнштейн, лауреат Нобелевской премии по физике в 1921 году, но не за развитие общей теории относительности. Теория, лежащая в основе эксперимента, касается предсказанного отклонения свет от Солнца. Первое наблюдение отклонения света было выполнено путем регистрации изменения положения звезд, когда они проходили вблизи Солнца на небесной сфере. Приблизительное угловое отклонение δφ для безмассовой частицы, приходящей из бесконечности и уходящей обратно в бесконечность, определяется следующей формулой:
Здесь b можно интерпретировать как расстояние наибольшего приближения. Хотя эта формула является приблизительной, она точна для большинства измерений гравитационного линзирования из-за малости отношения r s / b. Для света, скользящего по поверхности солнца, приблизительное угловое отклонение составляет примерно 1,75 угловых секунд. Это вдвое больше значения, предсказанного расчетами с использованием ньютоновской теории гравитации. Именно это различие в отклонении между двумя теориями и попыталась наблюдать экспедиция Эддингтона и другие более поздние наблюдатели затмений.
Сэр Фрэнк Уотсон Дайсон, Королевский астроном Целью экспедиций было воспользоваться экранирующим эффектом Луны в течение всего солнечное затмение и использовать астрометрию для измерения положения звезд на небе вокруг Солнца во время затмения. Эти звезды, которые обычно не видны днем из-за яркости Солнца, станут видимыми в момент полноты, когда Луна покрыла солнечный диск. Разница в наблюдаемом положении звезд во время затмения по сравнению с их нормальным положением ночью может указывать на то, что свет от этих звезд искривлялся, когда проходил близко к Солнцу. Дайсон, планируя экспедицию в 1916 году, выбрал затмение 1919 года, потому что оно произойдет, когда Солнце будет перед яркой группой звезд, названной Гиадами. Яркость этих звезд облегчит измерение любых изменений положения.
Две группы по два человека должны были быть отправлены для наблюдения за затмением в двух местах: на западноафриканском острове Принсипи и в бразильском городе Собрал.
Участниками экспедиции Принсипи были Эддингтон и Эдвин Тернер Коттингем из Кембриджской обсерватории, а участниками экспедиции Собрала были Эндрю Кроммелин и из Гринвичской обсерватории в Лондоне. Эддингтон был директором Кембриджской обсерватории, а Коттингем был часовщиком, который работал с инструментами обсерватории. Точно так же Кроммелин был ассистентом в Гринвичской обсерватории, а Дэвидсон был одним из компьютеров обсерватории.
. Экспедиции были организованы объединенным комитетом Королевского общества и Королевское астрономическое общество под председательством Дайсона, Королевского астронома. Заявка на финансирование экспедиции была подана в Комитет по государственным грантам, в котором просили 100 фунтов стерлингов на инструменты и 1000 фунтов стерлингов на проезд и другие расходы.
Инструменты для затмения в Собрале 
Карта общей траектории затмения В состав оборудования Собрала входила одна астрографическая линза из Гринвичской обсерватории, а другая из Королевская ирландская академия.
В экспедиции в Принсипи использовалась астрографическая линза, позаимствованная из Обсерватории Рэдклиффа в Оксфорде. Эддингтон отплыл из Англии в марте 1919 года. К середине мая он установил свое оборудование на Принсипи, острове в Гвинейском заливе у побережья Западной Африки, недалеко от Испанской Гвинеи.. Затмение должно было произойти днем 29 мая, в 14:00, но в то утро была гроза с проливным дождем. Эддингтон писал:
Дождь прекратился около полудня и около 1.30... мы начали мельком увидеть солнце. Мы должны были делать фотографии с верой. Я не видел затмения, так как был слишком занят сменой пластин, за исключением одного взгляда, чтобы убедиться, что оно началось, и еще одного взгляда на полпути, чтобы увидеть, сколько было облаков. Мы сделали шестнадцать фотографий. Все они хорошо относятся к солнцу, демонстрируя очень выдающееся положение; но облако мешало изображениям звезд. Последние несколько фотографий показывают несколько изображений, которые, я надеюсь, дадут нам то, что нам нужно...
Эддингтон проявил фотографии на Принсипи и попытался измерить изменение положения звезд во время затмения. 3 июня, несмотря на облака, которые снизили качество пластинок, Эддингтон записал в своем блокноте: «... одна измеренная мною пластина дала результат, совпадающий с Эйнштейном».
Дж. Дж. Томсон, президент Королевского общества, поддержал выводы Эддингтона Результаты были объявлены на собрании Королевского общества в ноябре 1919 года и опубликованы в Философские труды Королевского общества в 1920 году. После возвращения экспедиции Эддингтон выступал на обеде, организованном Королевским астрономическим обществом, и, продемонстрировав свою более беззаботную сторону, составил следующее стих, пародирующий стиль Рубайят из Омара Хайяма :
О, оставь мудрые, наши меры сопоставить. По крайней мере, одно можно сказать наверняка: у света есть вес. Одно некоторые и остальные споры. Световые лучи, находясь рядом с Солнцем, не идут прямо.
— Артур Стэнли Эддингтон, обед с РАН
The New York Times из 10 ноября, 1919, сообщается о подтвержденном предсказании Эйнштейна. Результат был признан впечатляющей новостью и попал на первые полосы большинства крупных газет. Это сделало Эйнштейна и его общую теорию относительности всемирно известной. Приводились цитаты Эйнштейна, описывающего, какой была бы его реакция, если бы общая теория относительности не была подтверждена Эддингтоном и Дайсоном в 1919 году: «Тогда мне было бы жаль дорогого Господа. Теория в любом случае верна».
Хотя эксперимент Эддингтона и публикация его результатов сразу же повлияли на популярную прессу, мировое научное сообщество приняло его не так быстро. Понимание общей теории относительности среди других ученых все еще было слабым, и в течение 1920-х годов скептицизм по поводу теории и результатов сохранялся до тех пор, пока новые наблюдения за затмениями и другие проверки относительности не разрешили вопрос. Важную роль в этом сыграли Обсерватория Лик и Обсерватория Маунт-Вильсон, расположенные в Калифорнии, США. Астрономы из обсерватории Лик были одной из нескольких экспедиций, которые наблюдали солнечное затмение 21 сентября 1922 года в Австралии.
В постньютоновских испытаниях силы тяжести параметризованный постньютоновский формализм параметризует с помощью десяти регулируемых параметров все возможные отклонения от закона всемирного тяготения Ньютона. Самые ранние параметризации постньютоновского приближения были выполнены Эддингтоном (1922). Параметр, связанный с величиной отклонения света источником гравитации, - это так называемый параметр Эддингтона (γ). Это лучший из десяти постньютоновских параметров.
Однако ранняя точность измерений затмений была низкой. Дайсон и др. процитировали оптимистически низкую неопределенность в своих измерениях, которые, как утверждают некоторые, страдают от систематической ошибки и, возможно, смещения подтверждения, хотя современный повторный анализ набора данных предполагает, что анализ Эддингтона был точным
В 1801 году Иоганн Георг фон Зольднер указал, что ньютоновская гравитация предсказывает, что звездный свет будет огибать массивный объект, но предсказанный эффект составляет лишь половину значения, предсказанного общей теорией относительности, как рассчитано. Эйнштейна в его статье 1911 года. Результаты Зольднера были восстановлены нобелевским лауреатом Филиппом Ленардом в попытке дискредитировать Эйнштейна. Эддингтон знал об альтернативных предсказаниях в 1919 году. Значительная неопределенность оставалась в этих измерениях в течение почти пятидесяти лет, пока не начали проводиться наблюдения на радиочастотах. Только в конце 1960-х годов было окончательно показано, что величина отклонения является полной величиной, предсказанной общей теорией относительности, а не половиной этого числа.
Физический портал 
Астрономический портал 