четверг, 12 июля 2012 г.

Проблема с Венерой

Транзит Венеры по диску Солнца арифметически точно связан с проходами кометы Галлея, - и то, и другое явление от Рождества Христова повторилось 26 раз.


А вообще график транзита Венеры удивительно красив.


Далее... угловой диаметр Венеры 9,7″ — 66,0″ (это секунды!)
Вот как выглядела Венера во время последнего транзита перед Солнцем.


А вот как нарисовал Венеру в 1726 году Биакини.

ЦИТАТА: Рисунки Венеры, сделанные в 1726 г. итальянским астрономом Франческо Bianchini (1662-1729), и опубликованные в La Planete Венера Камилем Фламмарионом (1842-1925). Наблюдения от 18 февраля (слева) и 20 февраля (справа). Biachini показал изменения в особенности на Венере, 3 номерами, 4 и 5.


Понятно, что Биакини пользовался зеркальным (оптического стекла для линз еще не было) телескопом. А теперь цитата из Википедии:

Согласно законам оптики, шероховатость поверхности зеркала должна быть не хуже λ/8, где λ — длина волны (видимый свет — 550 нм), а отклонение формы поверхности от рассчитанной должно лежать в пределах от 0,02 мкм до 1 мкм. Таким образом, основная сложность изготовления зеркала состоит в необходимости очень точно соблюдать кривизну поверхности.

И еще одна цитата:

Изготовить сферическое зеркало технологически гораздо проще, чем параболическое и гиперболическое, которые используются в телескопах-рефлекторах. Но сферическое зеркало само по себе обладает очень большими сферическими аберрациями и непригодно для использования.

Итак, в 1726 году Биакини должен бы иметь параболическое или гиперболическое зеркало с допусками от 0,02 мкм до 1 мкм.

Давайте прикинем увеличение этого телескопа.

Угловой диаметр Солнца — около 30′ (минут)
Уголовой диаметр Венеры 9,7″ — 66,0″ (секунд)

То есть, видимый диаметр Венеры меньше видимого диаметра Солнца, как минимум, в 30 раз.
Диаметр Венеры на рисунке Биакини даже побольше диаметра Солнца на фотографии.

Для столь комфортного рассматривания Венеры необходимо увеличение, ну... раз в пятьдесят, как минимум.

Итак, условия, необходимые Биакини:
1. Параболическое зеркало (очень качественно обработанное, в России в 1915 году даже линзу для бинокля еще не могли отшлифовать - нечем было)
2. Увеличение в 50 или более раз.
3. Желательно специфическое устройство Шейнера, изобретенное в 1888 году и позволяющая рассматривать космические объекты при увеличении более чем в 10 раз.

ПОЛУЧИЛ В КОММЕНТАРИЯХ ВОЗРАЖЕНИЕ. ВОТ ОНО:

Никто эти микрометры штангенцыркулем не меряет, используется изящная и остроумная технология. Я в детстве делал такое зеркало. Поверхность зеркала контролируют по создаваемой зеркалом дифракционной картине. Ставится свечка (лампочка), перед ней картонка с дырочкой и используется, как точечный источник света. Шлифуют его руками - пастой ГОИ. Которая тоже отнюдь не новое изобретение. Почитайте любую книжку по изготовлению зеркал для рефрактора в домашних условиях.

Уверяю вас, при всего 50-кратном увеличении вы сферических аберраций практически не заметите. Сферическое зеркало для использования на таких увеличениях вполне пригодно. У вас в линзах обьектива фотоаппарата все поверхности сферические - а те обьективы, у которых не сферические, стоят по $1000 каждый.

МОЙ ОТВЕТ:

Это график упоминания термина "дифракция" в научных трудах. Обратите внимание на провал между 1821-м и 1882 годом: 61 год подряд дифракция - ценнейший, остро необходимый оптике феномен - попросту не упоминается. ВЫВОД: дифракция, как явление, стало понятным и полезным около 1882 года. Именно тогда и состряпаны ВСЕ предыдущие свидетельства об изучении дифракции.

Политическая история оптики

Хронологические парадоксы в истории стекловарения приводят к таким же парадоксам и в истории оптики. Первое, с чем я столкнулся, - с почти полным отсутствием истории обычного бинокля. Целиком отсутствует в интернете история теодолита и военной оптики – той же буссоли; ни дат, ни событий.

Это все тем более странно, что телескопы, способные заглядывать в соседние галактики, строят с 1608 года, а саму идею телескопа Роджер Бэкон выдвинул в 1265 году. При этом артиллерия – бог войны – стреляет вприглядку (две шапки пороха, два локтя от солнца), а топографически точные карты XVIII века даже непонятно, как сделаны.

Давайте посмотри на реалии.

РУССКАЯ ОПТИКА

Первый стекольный завод под Москвой поставлен в 1634 году.
Уже в 1730 из России в Китай вовсю шло зеркальное стекло.
В 1756 году при речке Гусь основан первый хрустальный завод. Отсюда до оптического стекла – рукой подать.
И вот, в 1822 году в Механических заведениях Главного Штаба в Петербурге налажено производство ахроматических (!) зрительных труб.

Доходим до 1905 года и обнаруживаем, что собственной оптики в России нет – вообще. Лишь в этом году появилась мастерская Я. П. Перепелкина, а правительство заключило договоры с немецкими фирмами Цейса и Герца на организацию в пределах России двух оптико-механических заводов. Секреты оставались в руках немцев, а все оптическое стекло и даже наждаки везли из Германии.

Когда грянула война, ящики немецких мастеров были вскрыты, некоторые секреты освоены, однако рецепт стекла так и остался тайной. Кинулись к англичанам, и оказалось, что главная британская оптическая фирма Chance Brothers, Birmingham 90 % оптического стекла покупает (!) во Франции.

Вам не кажется, что это бред? Навигационная, топографическая и военная оптика – ключевое условие для экспансии. Как Россия, так и Британия к 1916 году были самоуверенными, агрессивными державами с ясной претензией на господство и, тем не менее, целиком зависели от поставок своих исторических конкурентов – Германии и Франции.

Такая ситуация могла сложиться в единственном случае: сама оптика, как отрасль, еще очень и очень молода. Технологии не успели даже украсть, - не говоря о том, чтобы развить самостоятельно.

ТАЙНА БИНОКЛЯ

Событий, посвященных биноклю, - кот наплакал.

До 1609 года. Галилео Галилей сделал бинокль.
Около 1850 года итальянский инженер Игнацио Порро придумал тип укороченной зрительной трубы с призмами. Призма – ключевой элемент.
1866 год. Эрнст Аббе усовершенствовал призму Порро.

Собственно, это – все.
Однако у меня есть вопросы. Например, как так вышло, что призму, превращающую длиннющую подзорную трубу в компактный армейский бинокль, оценили только спустя 273 года после первого описания (1611) Кеплером? Все эти предыдущие эксперименты с призмами доверия заслуживают? Или все – новодел? Мой ответ: новодел.

ПРИЗМА

История призмы тесно связана с дисперсией (разложением света) и спектром. Вот как выглядит хронология открытий в этой области, и сразу виден этот жуткий разрыв между 1666-м годом и 1800-м. Никто ничего не изучает и не открывает.


Давайте рассмотрим участок после 1800 года поближе. Обратите внимание, как близко находятся три тесно и вполне правомерно связанных события (красным цветом крупно), связанных с дисперсией. Там же начинается и мощная, плотная серия исследований спектра.






А вот расшифровка этих событий.

1850 год. Игнацио Порро представил миру стеклянную призму.
1862 год. Ф. Леру обнаружил аномальную дисперсию света (раньше него о дисперсии писал только эпический герой Ньютон – в 1666 году; о призмах пишут, а дисперсии не видят).
1866 год. Эрнст Аббе улучшает призму Порро и ставит ее на цейсовский конвейер.

Любопытно, что сама призма, как фигура, известна была. Вот ясное тому свидетельство.

Феликсъ Толль (под ред.) "Настольный словарь для справокъ по всемъ отраслямъ знанiя" 1863-1864 Типографiя и Литографiя И. Паульсона и Комп., Типографiя Г. Ф. Мюллеръ / Санктпетербургъ / Россiйская Имперiя


Однако бинокль у Толля еще без призм. По сути, это просто две трубы, - точь-в-точь, как у Галилея. Да, и слова «дисперсия» Феликс Толль еще не знает.


Так что… «good by, Mr. Newton»  - вместе со своими призмами.
Нет, Феликс Толль о том, что Ньютон каким-то образом разлагал свет, читал…


Но обратите внимание, биография, письма и воспоминания Ньютона изданы пятью годами после того, как итальянский военный инженер Игнацио Порро представил миру свою призму – самую простую из всех возможных. У этой призмы буквально на лбу написано: «Я – первая!»


P.S. Интересно, откуда Ломоносов знал о Ньютоне. Оба труда об этом эпическом герое, что смог привести Феликс Толь, датированы 1855 годом. Вряд ли образ М. В. Ломоносова создан ранее этой даты.


ВКУСНЫЕ ДЕТАЛИ

Точной даты изобретения призмы Порро я не нашел. Известно, что в 1848 году Игнацио Порро бросил свое дело, сорвался с места, прибыл в Париж и с этих пор занимался только оптикой. Этот (1848) год для Европы вообще очень непростой: повсюду революции и природные катаклизмы, а бунтующая Франция даже еще не выбралась из голода. И, тем не менее, Порро едет в самое пекло. Зачем?

Ответ стоит поискать в биографии Жоржа Бонтемпса (Georges Bontemps), руководителя французской оптической фирмы, бежавшего от революции и доставившего в Британию секрет изготовления оптического стекла – в том же 1848 году.

Биографы расходятся во мнениях, откуда у Ботемпса этот ключевой секрет. Наиболее распространена версия покупки у семьи Пьера Луи Гинана, в свое время работавшего с Фраунгофером (создавшим ПЕРВУЮ рецептуру прозрачного бесцветного стекла), а затем слившим свою фирму «Фейль-Гинан» с французской фирмой «Парра-Мантуа». Главное здесь иное – 1848 год.
Именно в 1848 году Бонтемпс физически доставил секрет из Франции в Британию. И именно в 1848 году Игнацио Порро бросает бизнес и едет в Париж. Зачем? Да, затем, что нигде, кроме Франции, Порро не мог изготовить свою призму – из чистого оптического стекла – и доказать, хотя бы себе самому, что его призма чего-то стоит. На мой взгляд, оптическое стекло в 1848 году только-только изобрели.

Многое указывает на то, что и Фраунгофер, на деле, получил свой рецепт не ранее 1848 года, а, скорее всего, около 1852-го. На это жестко указывают обстоятельства открытия технологии приготовления соды и начала использования поташа.

Подробнее по ссылке: http://fakexixcentury.blogspot.com/2012_06_01_archive.html

А вообще, в этой истории слишком уж много хреновой литературщины.
Мы имеем итальянскую призму ПОРРО, французскую оптическую фирму «ПАРРА-Мантуа» и немецкую призму «Аббе-ПОРРО».
При этом главная персона – Игнацио Порро родился в Пиньероле, а это – воистину удивительное местечко.

ПИНЬЕРОЛА


Именно в Пиньероле, в замке св. Маргариты содержали Железную маску перед переводом в Париж, в Бастилию.
Именно в Пиньероле король Франции предложил служить Д’Артаньяну, но тот отказался.
Именно в Пиньероле умер великий французский министр Фуке.
Именно в Пиньероле в Сретенском монастыре окончила свои дни маркиза де Спиньо, жена короля Сардинии.
И именно в Пиньероле основали конгрегацию миссионеров Облаты. Это странный орден: там содержали знатных женщин, причем, содержали без всякого обета – так же, как Фуко и Железную Маску.

Но самое интересное, что Облаты (Oblati) одновременно еще и Донаты (Donati, Donatae), а первый спектр кометы был зафиксирован у одноименной кометы Донати (Donati). При этом, возможность увидеть спектр тесно связана с призмой Игнацио Порро, родившегося в местечке, где всем заправлял орден Donati. Короче, Дюма отдыхает 

ВКУСНЫЕ ДЕТАЛИ - 2

Приведу выборку малочисленных, но важных оптических достижений: комментарии будут под картинкой, но уже здесь видны хронологические провалы. Обычно сначала британский гений совершает прорывное открытие, хотя для него нет даже технических возможностей. Затем ему вторит вездесущий Леонардо или Галилей. И лишь во второй половине XIX века для открытия появляются первичные условия.


Теперь – комментарии.

Вообще-то, впервые солнечные пятна описаны китайцами – за 800 лет и за 300 лет до Рождества Христова. Потом китайцы успокаиваются, - авторский приоритет (понятие о котором возникнет в середине XIX века) за ними уже закреплен, и напрягаться не надо.

Затем подсуетились англичане и арабы, затем – древняя Русь. Затем идет мощная серия европейских наблюдений 1609-1613 годов, потом пауза в 184 года, и лишь в 1801 году спохватится и напомнит о себе Гершель.

То же – с рефракцией (преломлением света). Птолемей уже вовсю вводил поправку на атмосферную рефракцию, но важней упомянуть крупную серию экспериментов 1611-1621 гг. иезуита Христофора Шейнера. Кормил иезуита Марк Вельзер, купивший почти всю Латинскую Америку и заказывавший историкам, в частности, Скалигеру (это называлось commercium litterarium) ту историю, что ему нравилась.

Спустя 270 лет, к 1888 году заявит о себе еще один Шейнер (Юлиус), тоже гениальный астроном, тоже занимавшийся рефракцией, и в точности повторивший изобретение своего великого предшественника, - устройство, позволяющее ориентировать оптический прибор в согласии с экватором. Всех деталей не понимаю, но при увеличении более 10 раз начинает сказываться вращение Земли, а изображение «плывет». Только изобретение «позднего» Шейнера решило эту проблему, и, как я понимаю, «раннего» Шейнера ввели, чтоб спасти научные репутации Ньютона и Галилея.

Та же ситуация с дифракцией: серия экспериментов 1665-1675, еще одно открытие через 110 лет, затем эксперименты Фраунгофера в 1821-1822 и – жуткий провал до 1882 года. А ведь 60 лет пустоты для XIX века – это чудовищно много. Ну, а поскольку дифракция имеет для понимания волновых процессов первостепенное значение, я склонен считать 1882 год – ПЕРВОЙ надежной датой всего этого ряда.

Да, Фраунгофер, скорее всего, имеет самое прямое отношение к изучению дифракции – но не в 1821-1822 годах.


Те же провалы по 50-100 лет в хронологии рефлекторов (зеркальных телескопов). Исследования аберрации имеют провал в 145 лет (1750-1895). Все это вместе взятое довольно ясно указывает на период, когда история оптики становится достоверной. Вот он:

1856 Ж. Жамен построил интерференционный рефрактометр
1859 Открытие Г. Кирхгофом и Р. Бунзеном спектрального анализа
1862 Открытие аномальной дисперсии света (Ф. Леру)
1882 Роуланд изобрел вогнутую дифракционную решетку
1882 Кирхгоф построил строгую теорию дифракции

Разумеется, прорывные открытия случались и раньше, но в своем времени оставлено вряд ли более половины: державы судорожно создавали свое Великое Прошлое.

ВКУСНЫЕ ДЕТАЛИ - 3

Разбросал я открытия в оптике по странам. Уже в XII веке создана буссоль. Никакой иной хронологии у этого важнейшего прибора нет.


Чуток поближе к нашему времени. Судя по внезапной активности США, Италии и России (да, и Германии, в чем-то), 1840 год для оптики рубежный.


Еще крупнее.

Смотрите, какой любопытный перелом наблюдаетсяв районе 1840 года.