Исаак Ньютон
Исаак Ньютон – математик, физик, астроном, механик. Сформулировал закон о всемирном тяготении, автор трех законов механики, вошедших в основу классической механики. Ему принадлежит разработка интегрального и дифференциального исчисления и теория цвета.
Исаака Ньютона считают величайшим светилом научного мира. Он прославился в физике и математике, открыл закон гравитации, движения и исчисления. И это кроме основной деятельности. Родившись в семье неграмотных крестьян, он собственным умом постиг тайны Вселенной, стал одним из создателей классической физики. Отличался скрытностью и замкнутым характером, некоторые свои открытия он так и не продемонстрировал своим современникам.
В те времена в Кембриджском университете учили естествознание и философию, опираясь на учения Аристотеля, несмотря на то, что уже было известно об открытиях Галлилея, Коперника и Кеплера. Ньютон много читал, он живо интересовался всеми новинками в мире астрономии, математики, фонетики и оптики. Молодой человек изучал даже теорию музыки, в общем, все, что было новым и попадалось ему под руку. Ему так нравилось это занятие, что он иногда не мог вспомнить, спал ли он, и что ел.
Основной интерес в те годы для Ньютона представляла оптика. Его интересовал вопрос преодоления хроматической аберрации в линзовых телескопах, и изучение этого явления привело его к открытию дисперсии. Он ставил эксперименты для познания физической природы света.
В итоге Исаак открыл корпускулярную модель света, он понял, что это поток частиц, вылетающий из источника света и прямолинейно двигающийся к ближайшему препятствию. Эта модель была очень далека от объективности, но стала основой в классической физике. Именно благодаря ей, потом сформировались современные понятия о физике явлений.
Рефлектор Ньютона
Сегодня существует множество типов телескопов, но мало кто знает, что именно рефлектор Ньютона – не только одна из самых распространенных конструкций, но и одна из важнейших в историческом плане. Именно благодаря рефлектору Ньютона были совершены важнейшие открытия, да и вообще астрономия как наука получила мощный толчок к развитию.
Рефлектор Ньютона по конструкции относится к зеркальным телескопам, то есть роль объектива в нём выполняет вогнутое зеркало. Это даёт сразу несколько преимуществ, если сравнивать такую конструкцию с другой – телескопом – рефрактором, то есть линзовым:
· Зеркало гораздо проще изготовить, чем линзу, тем более, что для качественного линзового объектива требуется несколько высококачественных линз. Зеркало нужно всего одно.
· Зеркальный телескоп даёт лучшее изображение, ведь в рефракторе происходит преломление света, а в рефлекторе – всего лишь отражение. Поэтому рефлектор практически свободен от многих аберраций, например, хроматических – когда вокруг объекта возникает цветная кайма, и даёт более резкое и качественное изображение.
· Зеркало может отражать свет практически любой длины, в том числе и ультрафиолет, что оказывается важным для наблюдений и фотографии. В рефракторе свет проходит через линзу, и большая часть спектра просто теряется, в том числе и ультрафиолетовая.
· Такой телескоп имеет большую светосилу, что позволяет делать более четкие и качественные фотографии.
Ньютон создал первый телескоп в 1668 году, но он был неудачным. Вторая модель оказалась лучше и давала отличное изображение с 40-кратным увеличением.
Это был большой прорыв в астрономии, особенно если учесть, что в то время пользовались рефракторами – линзовыми телескопами примитивной конструкции, а то и вовсе подзорными трубами. Конечно, такие инструменты не давали качественного изображения, да и увеличение у них было маленькое, хотя и с ними было совершено немало открытий.
Как бы то ни было, в 1671-1672 годах Ньютон продемонстрировал свой телескоп перед самим королём и в Королевском обществе, что вызвало немало восторгов. Ньютон стал знаменит и его сделали членом Королевского общества. Впоследствии телескоп-рефлектор стал основным астрономическим инструментом и позволил совершить многие важнейшие открытия.
В то же время Ньютон открыл свой самый известный закон – о всемирном тяготении. Однако опубликован он был спустя несколько десятилетий, потому что Ньютона больше интересовал сам процесс, а не слава.
Результатом долгого и кропотливого труда и стало это открытие. А вот легенда об упавшем на голову ученого яблоке принадлежит перу философа Вольтера.
Закон Всемирного тяготения
Между всеми телами во Вселенной действует сила взаимного притяжения.
Закон всемирного тяготения был установлен И. Ньютоном путем обобщения результатов, полученных известными астрономами, а именно:
· Система Коперника
· Три закона Кеплера
· Законы падения тел Галилео Галилея (Закон инерции)
· Доказательства Роберта Гука
Ньютон открыл закон ещё в 1666 году, но сверяя свою теорию с данными опыт, он обнаружил расхождения и не стал публиковать свои результаты. Позднее выяснилось, что данные, которыми пользовался Ньютон оказались неточными. Получив в свое распоряжение новые данные, ученый убедился в том, что открытый им закон верен и что ему “...тайна мироздания, наконец, открылась ему, единственному в мире...”
Чтобы вывести окончательный вариант закона всемирного тяготения, Ньютон описал движение Луны вокруг Земли, оперируя радиусами планеты и спутника, а также расстоянием между ними. Важную роль при формировании математической модели играли второй и третий законы механики, к тому времени уже вычисленные Ньютоном.
Применение
· В результате открытия Ньютона выяснилось, что множество, казалось бы, разнородных явлений: падение тел на Землю, движения Луны и Солнца, отливы и приливы и т. д. – представляет собой проявление одного и того же закона природы – закона всемирного тяготения. Этот закон вместе с законами движения Ньютона составляет основу небесной механики.
· Всемирное тяготение объясняет устойчивость Солнечной системы, движения планет и других тел. Луна сохраняет свою орбиту благодаря силе притяжения Земли; Земля удерживается на своей траектории силой притяжения Солнца.
· С помощью закона всемирного тяготения стало возможным вычислить массу Солнца и планет и их плотности.
· Закон всемирного тяготения позволяет объяснить морские приливы и отливы притяжением Луны (пояснить с помощью чертежа).
· На основании закона были открыты планеты Нептун и Плутон.
· Пользуясь законом всемирного тяготения, точно определяют время и место солнечных и лунных затмений.