Разведка далеких планет

Лобовое давление солнечных лучей на космический объект называют эффектом Пойнтинга – Робертсона, поскольку впервые на него указал в 1903 г. английский физик Джон Генри Пойнтинг (1852–1914), а окончательно разъяснил его в 1937 г. американский физик Г. П. Робертсон. Этот эффект всегда тормозит планету и приближает ее к Солнцу, причем делает это тем активнее, чем меньше планета. Поэтому эффект Пойнтинга-Робертсона важен для самых мелких вулканоидов, размером не больше булыжника. А для крупных вулканоидов, размером во много метров и даже километров, гораздо важнее оказался недавно открытый эффект лучевой отдачи, или эффект Ярковского, также обязанный своим существованием солнечному свету. Сущность его состоит в том, что освещенная Солнцем поверхность астероида нагревается, а когда вращение уносит ее в тень, излучает накопленное тепло в инфракрасном диапазоне. Поток излучения действует как реактивный двигатель, и отдача немного изменяет орбиту астероида.

В последнее время, особенно в связи с проблемой астероидной опасности, этот эффект обсуждается в научной литературе все чаще. О его физических деталях мы еще поговорим, но вот вопрос: кто такой Ярковский? Почему о нем не упоминает ни один справочник, учебник или энциклопедия? Авторы научных статей по-разному называют его имя, специальность и даже национальность: «польский ученый», «русский инженер»… Заинтересовавшись, я нашел труды и жизнеописание И. О. Ярковского (1844–1902) и был очарован личностью этого самобытного человека, талантливого инженера и вдумчивого естествоиспытателя. Не все его идеи выдержали проверку временем. Но достаточно и того, что астрофизическая идея, высказанная инженером-путейцем в 1888 г., спустя столетие оказалась в арсенале современной науки. Это делает ему честь и требует познакомиться с ним поближе.

Жизнь и идеи инженера Ярковского

Иван Осипович Ярковский родился 12 мая (24 мая по н. с.) 1844 г. в Витебской губернии, в местечке Освей, на берегу одноименного озера (ныне г. Освея на берегу Освейского озера у северной границы Белоруссии). Его отец, Осип Янович, состоял домашним врачом у графа Яна Шадурского, влиятельного землевладельца. Ивану было 3 года, когда он потерял отца. Его мать, оставшись без средств, переселилась в Москву, где получила место гувернантки с правом держать при себе сына. Начальное образование Иван получил в школе при католической Петропавловской церкви в Москве, а затем был принят на казенный счет в Московский Александринский сиротский кадетский корпус.

С детства Иван проявлял способности к математике и механике. Еще в кадетском корпусе он изобрел дальномер, за что получил от великого князя Михаила Николаевича золотые часы. По окончании Корпуса в 1862 г. Ярковский был выпущен прапорщиком артиллерии на Кавказ, где прослужил шесть лет. Атмосферу воинской службы он характеризовал так: «Среда была интеллигентная, всех интересовала литература, много читали». Тем не менее такая жизнь не могла удовлетворить пытливый ум Ивана Осиповича; он страстно желал продолжить свое образование и хлопотал о поступлении в Военно-инженерную академию. Но оставлять военную службу молодому офицеру не хотелось: за шесть лет он привык к известному положению, к вполне обеспеченной и самостоятельной жизни. Однако хлопоты успехом не увенчались.

Рис. 4.25. И. О. Ярковский.

Получив отказ, Ярковский решается бросить все и пытается собственными силами пробить себе дорогу: едет в Петербург и поступает в Технологический институт. Оставшись без средств, он торопится с окончанием института и поступает на второй курс механического отделения. За время учебы перебивается случайными заработками, вроде изготовления проектов, а также издает таблицу умножения до 1000, которая в то время, при отсутствии счетных линеек и механических приборов, представляла немалое удобство при вычислениях. Весной 1869 г. Ярковский блестяще сдает все экзамены первого и часть второго курса, а осенью того же года – остальные экзамены второго курса и за весь третий курс, так что к началу учебного года он становится уже стипендиатом четвертого курса. В 1870 г. он оканчивает Институт технологом 1 – го разряда и сразу же по поручению частной фирмы едет в Берлин для знакомства с машиностроительными заводами. Осенью 1870 г. он поступает на Киево-Брестскую железную дорогу обер-машинистом, а затем начальником депо в Казатин.

В 1872 г. Ярковский возвращается в Петербург, где в мае защищает диссертацию «Проект машины для водоснабжения…», за что получает звание инженера-технолога и командировку за границу на год для знакомства с механическими заводами Германии, Бельгии и Франции. В июле 1872 г. Ярковский женится и вместе с женой уезжает за границу.

В 1873 г. Иван Осипович возвращается в Петербург, готовит для «Журнала Министерства путей сообщения» отчет о своей поездке и поступает на Московско-Брестскую железную дорогу: сперва в Минск на должность сборного мастера, затем в Смоленск начальником депо, наконец, в 1876 г. в Москву начальником вагонных мастерских, а затем начальником всех мастерских. В Москве он прослужил около 20 лет, выполнив за это время много технических и исследовательских работ. Он устраивает особые печи для сжигания нечистот, вводит нефтяное отопление для сварочной печи и разрабатывает парообразователь оригинальной системы. Для сравнения смазочных масел строит прибор, на котором попутно производит опыты над сопротивлением воздуха движению крыльев (работа напечатана в «Трудах отделения физических наук Императорского общества любителей естествознания»). Принимая активное участие в работе Московского отделения Императорского русского технического общества, он делает много интересных докладов и избирается председателем механической группы.

В 1893 г., во время путешествия в Америку на выставку в Чикаго, Ярковский перенес в океане несколько сильных бурь. При виде громадных волн он задался мыслью использовать их энергию для движения парохода и, вернувшись из путешествия, изготовил модель такого «волнохода», хорошо поясняющую полезное действие волн. Кроме того, он предполагал воспользоваться подобным устройством, укрепленным на якоре, для выработки электроэнергии. Из позднейших изобретений Ярковского интересна его оригинальная ротационная паровая машина, которая была запатентована. Много внимания Иван Осипович уделял и воздухоплаванию; кроме упомянутых уже опытов над сопротивлением воздуха, он разработал подробный план и проект испытательной станции для изучения подъемных винтов.

Не довольствуясь лишь технической деятельностью, Ярковский посвящал свой досуг научным вопросам. В 1887 г. он создал «кинетическую гипотезу всемирного тяготения» и через год опубликовал ее. В этой работе тяготению дается чисто механическое толкование: Ярковский полагал, что гравитационное ускорение тел связано с давлением на них хаотически движущихся частиц эфира. Всем прочим физическим явлениям он также дает чисто «кинетическое» объяснение.

Напомню, что эфиром в то время называли гипотетическую среду, переносящую световые колебания. В том, что свет – это колебательный процесс, сомнений ни у кого уже не было, но трудно было понять, какая именно среда переносит эти колебания. Условно ее называли эфиром, но о его природе имелись самые разные суждения. Ярковский представлял эфир как вполне материальный газ из микроскопических твердых частиц. Атомы же химических элементов он считал значительно более крупными агрегатами эфирных частиц. По мысли Ярковского, каждое физическое тело постоянно поглощает частицы эфира, которые внутри него объединяются в химические элементы, увеличивая тем самым массу тела – за счет этого звезды и планеты растут. А гравитация, как легко понять, сводится к простому эффекту экранирования: присутствие рядом с вами массивного тела, поглощающего поток эфирных частиц, вызывает асимметрию действующего на вас «эфирного давления», что и проявляется как притяжение к экранирующему телу.