с V((ω/V)≤ 10–4) дает (2d/V)·(1+ω2/V2).
Поэтому между интерферирующими лучами будет разница хода вследствие движения земли
±2d (ω2/V2) которая перейдет в -+2d (ω2/V2),
если всю систему повернуть около А на 90°. Смещение интерференционных полос должно бы быть 0.4 расстояния двух полос, чего однако, не было, т. е. ω = 0. η) Опыт Май-кельсона (1897); аналогично прежнему один из лучей поднимался над землей почти вертикально на 15 метров, шел некоторый путь горизонтально, спускался вертикально вниз и возвращался назад горизонтально, тогда как другой луч проходил тот же путь в обратном направлении; и здесь интерференционная картина почти (0·05) не смещалась в течение суток. Между тем, если, наприм., в полдень один из лучей вверху шел по направлению движения земли, то в полночь он шел против этого движения; поэтому лучи в полдень имели раз-
ницу хода ±(2d (ω1–ω2/V), а в полночь
-+ (2d (ω1–ω2/V), где ω1, ω2 — скорость движения
связанных с землей предметов относительно Э. вверху и внизу. Это значит, что вообще скорость движения Э. одинакова—у земли и очень далеко над поверхностью земли; если Э. не движется, то не движется ни там, ни здесь. ι) Опыт Гага (Haga, 1901); линии поглощения в спектре не смещаются вследствие движения земли, чем опровергается противоположный результат Клинкерфюсса (Klinkerfüss, 1870). κ) Опыт Нордмайера (Nordmeyer, 1903), осуществивший идею Физо (Fizeau, 1854). Источник света находился посреди расстояния между двумя термоэлементами А и B, полученный в которых электрический ток приводился к нулю. Эта компенсация не расстраивалась поворотом прибора так, чтобы АВ было направлено по или перпендикулярно движению земли.
К группе IIа относятся опыты, где между неподвижными на земле источником света и наблюдателем вводилась среда, имевшая свое движение по земле. λ) Опыт Физо (1851), повторенный Майкельсоном и Морли (1886). Луч света разделялся на две части; одна проходила две параллельно лежащия трубки с водой, последовательно, по одному направлению, другая—те же трубки по противоположному. Лучи затем делались параллельными и интерферировали. Когда воду в трубках заставляли течь в противоположных направлениях, то одному из лучей приходилось все время идти с током воды, другому—ему навстречу. Опыты показали, что вследствие этого интерференционные полосы очень заметно смещаются. Это значит, что лучи идут с неодинаковой скоростью света, а именно со скоростями соответственно V+δω и V—δω. где V скорость света в неподвижной воде, а ω — скорость течения (5—8 метр. в секунду). Опыты Физо дали
δ=0.434, Майкельсона и Морли—δ = 0.438. Если заменить воду воздухом, смещения полос нет, т. е. практически δ=0. Все это согласно с добытым в теории Френeля
(Fresnel, 1818) результатом, что δ=1–(1/n2),
где n показатель преломления неподвижной воды или воздуха. μ) Опыт Цендера (Zender), где не замечалось смещения интерференционных полос при движении поршня в безвоздушном пространстве, ν) Опыт Лоджа (Lodge, 1893), выполненный с большими средствами. На одной оси вращаются два параллельных между собой металлических диска (пилы). Луч, раздвоенный, как и в выше указанных опытах, каждой своей частью описывал, при помощи соответственно помещенных зеркал, длинный путь в воздухе между дисками; лучи шли в противоположных направлениях и в конце концов интерферпровали. Не смотря на то, что диаметр дисков был почти в метр, а скорость вращения доходила до 50 оборотов в секунду, смещения интерференционных полос от движения дисков (Э. между ними) не было.
Наконец, к группе ИИ b относятся опыты, где источник света находится вне земли (звезды, солнце); все же остальное неизменно связано с землей, о) Аберрация света (см.); явление состоит в том, что, блогодаря движению земли на ея орбите со скоростью ω,, мы не видим на земле Т небесное тело (звезду) А в его настоящем положении, а смещенным в сторону движения земли в положение А'. Угол α между направлениями AT и А'Т и есть аберрация, при чем V Sin α = ωSin (ω, АТ) где V скорость света в воздухе (Э.). π) Опыт Эри (Airy, 1871), по идее БОшковича (Boscovich). В зрительной трубе, с помощью которой наблюдается аберрация, заменяется воздух водой. От этого угол α не менялся, ρ) Опыт Арого (Arago). Отклонение луча света неземного происхождения в призме (ахроматической) не меняется движением земли, σ) Опыт Толлона (Thollon, 1870); линии солнечного спектра смещаются под влиянием вращения солнца около оси. Позже стало общеизвестным смещение спектральных линий небесных тел (самосветящихся), блогодаря их движению, направленному к или от земли. Здесь мы имеем проявление общого принципа кинематического характера (принцип Допплера, Doppler, 1847), согласно которому относительное движение источника волн и приемника их (наблюдатель) обусловливает кажущееся изменение периода волны, τ) Опыт Физо (1846). Солнечный свет (полдень, солнцестояние), поляризованный прямолинейно, проходит наклонно ряд стеклянных пластинок и затем входить в анализатор. При таком преломлении вообще плоскость поляризации повертывается. Физо наблюдал разницу в этом повороте в зависимости от того, шел ли луч света с З на В, или обратно. Здесь дело сводится к изменению яркости преломленного луча в зависимости от движения земли. Аналогичный
опыт был сделан также позже Ангстремом (Angström) при помощи явлений диффракции света и с теми же результатами. Но Лорентцем (1898) были высказаны сомнения в верности полученных этими опытами данных, при чем и сам Физо разделил эти сомнения.
10) Противоречия в опытах этого рода и их объяснения. Опыты, относящиеся к группе I, все согласно показывают, что если наблюдатель и все остальное, участвующее в опыте, неизменно связано с землей, то, не смотря на движение земли по ея орбите, все оптическия явления протекают так, как если бы земля была в покое. При этом опыт (η) позволяет распространить это заключение и на значительные расстояния от поверхности земли. Точно также согласны между собой и все опыты группы IIа; при неизменно связанных с землей наблюдателе, приборах и источнике света движение некоторой среды по земле со скоростью ω изменяет скорость луча света, идущого параллельно направлению со, из V на
V±ω (1– 1/n2). Значит, дело происходит
так, как если бы чистый Э. был в покое (n = 1), а молекулы тел в своем движении по земле отчасти увлекали Э. Наконец, опыты группы ИИb (о, π, ρ, σ) согласно обнаруживают, что движение земли для наблюдателя на земле отражается на волнах света от звезд двояко: изменением направления распространения света (аберрация) и изменением периода световой волны (принцип Допплера); но раз такая измененная волна дана, движете земли не сказывается далее ни на каких оптических явлениях. Несогласны с этим результатом лишь опыты (τ), но, как уже упомянуто, они требуют еще своего подтверждения новыми исследованиями, так что их можно исключить из дальнейшого размотре-ния. Но легко видеть, что опыты I и IIа вообще и наиболее точные из них (ε и λ) в особенности стоят в прямом противоречии друг с другом: именно при одной и той же скорости движения ω параллельно лучу света движение воздуха на земле изменяет
скорость света из V в Ѵ± ω (1 — 1/n2), т. е.
практически не изменяет вовсе, между тем как движение воздуха с землей изменяет V из V в V ± ω. Это противоречие не зависит от каких-либо специальных предположений, потому что подсчеты, которые приводят к этому заключению, имеют чисто кинематический характер и верны для всякой теории волнения. Мы должны поэтому заключить, что при исследовании оптических явлений в движущихся средах обнаруживается какое то свойство Э. или какая то особенность его связи с молекулами обычных тел, которые в теории света в расчет не принимаются. Какое это свойство и в каких иных явлениях оно может проявиться, возможно решить лишь при помощи специальной гипотезы, сущность которой, однако, будет зависеть от того, на ка-
кую точку зрения мы станем по отношению к движению Э. вообще. Идея о неувлечении Э. землей принадлежит Френелю и хорошо согласуется с объяснением аберрации света; плоская светорая волна от неподвижной звезды доходит до аппарата, которым наблюдается звезда, невозмущенной; аберрация сводится к влиянию движения зрительной трубы между моментами входа луча в трубу и его выхода из нея (см. Аберрация). Это объяснение было бы строго верно, если бы земля была без атмосферы; но для того, чтобы объяснить опыт Эри (π), надо принять, что при движении воды с трубой фиктивный Э. имеет
не скорость земли ω, а скорость ω(1 — 1/n2),
соответственно формуле Френеля. Тогда становится понятным, что воздух, движущийся с землей, практически влияния не имеет. Противоположный взгляд, именно, что у поверхности земли Э. движется со скоростью земли и находится в покое лишь на далеком от земли расстояния, был высказан Стоксом (1845). С этой точки зрения явление аберрации существует независимо от зрительной трубы и Стокс предполагает, что явление состоит в изменении направления нормали плоской волны под влиянием движения Э. Тогда угол аберрации получается согласно с наблюдениями лишь при условии, что вообще движение Э. без вращения частиц (невихревое, с потенциалом скоростей). Но если Э. есть несжимаемая жидкость и мы уподобим землю в ея годовом движении движущемуся прямолинейно и равномерно твердому шару, то в жидкости механически невозможно такое невихревое движение, чтобы ея скорость близ поверхности шара лишь очень мало отличалась от скорости шара. На это обратил внимание Лорентц (1887) и это послужило поводом к разработке им теории света при условии неподвижности Э. (1892). Но, конечно, в этой теории опыты Майкельсона и Морли (ε) необъяснимы; поэтому Лорентцу пришлось сделать предположение о существовании совсем нового явления: блогодаря движению изменяются молекулярные силы в телах, так что размеры тел по направлению движения при разных скоростях разные. Тогда в опыте (ε) изменение расстояния между точками АВ как раз компенсировало влияние неподвижности Э. Такая гипотеза, впервые высказанная независимо Фитцджеральдом (Fitzgerald), имеет ныне немало сторонников. Но если движением земли изменяются размеры тел лишь по направлению движения, то такая деформация должна сделать тело двоякопреломляющим свет. Однако, опыты лорда Рейли (1902) над водой, сероуглеродом и стеклом такого двойного преломления не обнаружили. Теория Лорентца кроме того противоречит вышеупомянутому опыту Рёнтгена: а опыты Маскара-Рейли (δ) над вращением плоскости поляризации в кварце получают свое объяснение лишь при специальном допущении, что движение земли не только изменяет существующее вращение, но и создаст новое, независимое, при чем оба эти обусло-
