(Reprinted from Nature, Vol. 133, page 162, February 3, 1934.)

(Перепечатано из Nature, том. 133, стр. 162, 3 февраля 1934г.)

The ether-drift experiment and the determination of the absolute motion of the Earth

Эксперимент по эфирному ветру и определение абсолютного движения Земли

*Paper read before Section A

*Доклад прочитан перед секцией A

(Mathematical and Physical Sciences)

(физико-математических наук)

of the British Association meeting

на заседании Британской Ассоциации

at Leicester on September 13, 1933.

в Лестере 13 сентября 1933 года.

By prof.  Dayton C. Miller

Case School of Applied Science,

Cleveland, Ohio

Проф. Дейтон К. Миллер,

Кейсовская школа прикладных наук,

Кливленд, Огайо

The ether-drift experiment first suggested by

Эксперимент по эфирному ветру, впервые предложенный

Maxwell in 1878

Максвеллом в 1878 году

and made possible by Michelson’s invention of the interferometer in 1881,

и ставший возможным благодаря изобретению Майкельсоном интерферометра в 1881 году,

though suitable for the detection

of the general absolute motion of the earth,

хотя  и подходит для обнаружения

общего абсолютного движения Земли,

was actually applied for detecting

only the known orbital component of the earth’s motion.

на самом деле применяется для обнаружения

только известных орбитальных компонент движения Земли.

For the first time, in 1925 and 1926, I made observations

Впервые, в 1925 и 1926 годах, я выполнил наблюдения

at Mount Wilson of such extent and completeness

в обсерватории Маунт Вилсон в таком объеме и полноте,

that they were sufficient

for the determination of the absolute motion of the earth.

что их оказалось достаточно

для определения абсолютного движения Земли.

These observations involved the making of

Эти наблюдения включали выполнение

about 200,000 single readings

of the position of the interference fringes.

около 200000 одиночных измерений

положения интерференционных полос.

The ether-drift observable in the interferometer,

Эфирный ветер, который наблюдается в интерферометре,

as is well known, is a second order effect;

как известно, имеет эффект второго порядка;

and the observations correctly define the line

и наблюдения правильно определяют линию,

in which the absolute motion takes place,

вдоль которой абсолютное движение имеет место,

but they do not determine whether the motion

но они не определяют, является ли движение

in this line is positive or negative in direction.

вдоль этой линии положительным или отрицательным по направлению.

At the Kansas City meeting of the American Association for the Advancement of Science,

На заседании Американской ассоциации содействия развитию науки в Канзас-Сити

in December, 1925,

в декабре 1925 года,

before the completion of the Mount Wilson observations,

до завершения наблюдений на Маунт Вилсон,

a report was made

был сделан доклад,

showing that the experiment gives evidence

показывающий, что эксперимент свидетельствует

of a cosmic motion of the solar system,

о космическом движении Солнечной системы,

directed towards a northern apex;

апекс которого имеет северное направление,

but the effects of the orbital motion were not found,

но эффект орбитального движения не был найден,

though it seemed that the observations

хотя казалось, что эти наблюдения

should have been quite sufficient for this purpose¹.

должны были быть вполне достаточны для этой цели¹.

The studies of the proper motions

Исследования собственного движения

and of the motions in the line of sight

и движения в луче обзора

of the stars in our galaxy have shown

звезд в нашей галактике показали,

that the solar system is moving,

что Солнечная система движется

with respect to our own cluster,

по отношению к нашему собственному звездному скоплению,

in the general direction of a northern apex

in the constellation Hercules.

в общем направлении к северному апексу

в созвездии Геркулеса.

This apex is near

Этот апекс находится рядом

that indicated

с тем, который показан

by the ether-drift observations,

наблюдениями эфирного ветра,

as just reported

о которых только что сообщалось,

and seemed to be confirmatory evidence

и, похоже, является подтверждающим доказательством

of its correctness.

их корректности.

Probably it was this that caused

Вероятно, именно это вызвало

the continuation of the analysis of the problem,

продолжение анализа проблемы,

on the supposition

that the absolute motion

исходя из предположения о том,

что абсолютное движение

was to the northward in the indicated line.

происходило к северу по указанной прямой.

All possible combinations and adjustments

Для всех возможных комбинаций и настроек

failed to reconcile the computed effects

не удалось согласовать вычисленные эффекты

of combined orbital and cosmic motions

для комбинации орбитального и космического движения

with the observed facts.

с наблюдаемыми фактами.

In the autumn of 1932,

Осенью 1932 года

a re-analysis of the problem was made,

был произведен повторный анализ проблемы,

based upon the alternative possibility

исходя из альтернативной возможности того,

that the motion of the solar system

что движение Солнечной системы

is in the cosmic line previously determined,

по ранее определенной космической прямой,

but is in the opposite direction,

но в противоположном направлении,

being directed southward.

направлено на юг.

This gives wholly consistent results,

Это дает полностью согласующиеся результаты,

leading for the first time to a definite quantitative determination

впервые ведущие к определенному количественному определению

of the absolute motion of the solar system,

абсолютного движения Солнечной системы,

and also to a positive detection of the effect

а также положительное определение влияния

of the motion of the earth in its orbit.

движения Земли по орбите.

The absolute motion of the earth

Абсолютное движение Земли

may be presumed to be the resultant

может быть представлено как равнодействующая

of two independent component motions.

двух независимых компонентов движения.

One of these is the orbital motion around the sun,

Одним из них является орбитальное движение вокруг Солнца,

which is known both as to magnitude and direction.

которое известно как по величине, так и по направлению.

For the purposes of this study,

Для целей данного исследования,

the velocity of the orbital motion

is taken as 30 kilometers per second,

скорость орбитального движения

принимается как 30 километров в секунду,

and the direction changes continuously through the year,

а направление постоянно меняется в течение года,

at all times being tangential to the orbit.

все время являясь касательным к орбите.

The second component is the cosmical motion

of the sun and the solar system.

Вторым компонентом является космическое движение

Солнца и Солнечной системы.

Presumably this is constant in both direction and magnitude,

Предположительно, оно постоянно по направлению и величине,

but neither the direction nor magnitude is known;

но ни направление, ни величина не известны;

the determination of these quantities

is the particular object

of this experiment.

определение этих величин

является заслуживающим особого внимания объектом

этого эксперимента.

The rotation of the earth on its axis

produces a velocity

Вращение Земли вокруг своей оси

производит скорость

of less than four tenths of a kilometre per second

in the latitude of observation

менее 0,4 км/с

на широте наблюдения

and is negligible

so far as the velocity of absolute motion is concerned ;

и является пренебрежимо малым

по отношению к скорости абсолютного движения;

but this rotation has an important effect

upon the apparent direction of the motion

но это вращение оказывает существенное влияние

на видимое направление движения

and is an essential factor in the solution of the problem.

и является важным фактором в решении этой проблемы.

Since the orbital component

is continually changing in direction,

Поскольку орбитальная компонента

постоянно меняет свое направление,

the general solution is difficult;

общее решение затруднено;

but by observing the resultant motion

но, наблюдая за результирующим движением,

when the earth is in different parts of its orbit,

когда Земля находится в разных положениях на своей орбите,

a solution by trial is practicable.

решение методом проб практически возможно.

For this purpose it is necessary to determine

the variations in the magnitude

Для этого необходимо определить

изменение величины скорости

and in the direction of the ether-drift effect

и направление эффекта эфирного ветра

throughout a period of twenty-four hours

в течение 24 часов

and at three or more epochs of the year.

и в три или более эпохи года.

The observations made at Mount Wilson

correspond to the epochs

Наблюдения, произведенные на Маунт Вилсон,

соответствуют эпохам

April 1, August 1 and September 15, 1925,

and February 8, 1926.

1 апреля, 1 августа и 15 сентября 1925 года

и 8 февраля 1926 года.

The point on the celestial sphere

Точка небесной сферы,

towards which the earth is moving

к которой перемещается Земля

because of its absolute motion

в ходе ее абсолютного движения,

is called the apex of its motion.

называется апексом ее движения.

This point is defined

by its right ascension

and declination,

Эта точка определяется

по ее прямому восхождению

и склонению,

as is a star,

как для звезды,

and the formulae of practical astronomy

are directly applicable

и формулы практической астрономии

непосредственно применимы

to its determination from the interferometer observations.

к ее определению из интерферометрических наблюдений.

The theoretical consideration of the determination

Теоретическое рассмотрение определения

of the apex of the motion of the earth

has been given in a paper

апекса движения Земли

было дано в работе

by Prof. J. J. Nassau and Prof. P. M. Morse².

профессоров Дж. Дж. Нассау и П. M. Морзе².

Table I gives the right ascensions

and declinations of the apexes

Таблица I дает прямые восхождения

и склонения апексов

of the earth’s cosmical motion

космического движения Земли,

as obtained from the interferometer observations

for the four epochs

полученные из интерферометрических наблюдений

для четырех эпох

on the presumption of a southward motion,

из предположения движения к югу,

together with the right ascensions and declinations

а также прямые восхождения и склонения,

calculated upon the theory of an ether-drift.

рассчитанные по теории эфирного ветра.

Table I. Location of resultant apexes

Таблица I. Расположение результирующих апексов

Apex of cosmic component α = 4^h 56^m, δ= – 70° 33′

Апекс космического компонента α = 4 ч 56 м, δ = –70 ° 33 ′

From these resultant apexes

Из этих результирующих апексов

are determined four values

for the apex of the cosmic component,

определяются четыре значения

для апекса космического компонента,

which is the apex of the motion

of the solar system as a whole.

который является апексом движения

Солнечной системы в целом.

This apex has the right ascension 4^h 56^m

and the declination 70° 33′ south.

Этот апекс имеет прямое восхождение 4 ч 56 мин.

и склонение 70 ° 33′ к югу.

Continuing the astronomical description,

В процессе астрономического описания,

having found the elements of the ‘aberration orbit’,

были найдены элементы «аберрационной орбиты»,

these are used to compute the apparent places

использованные для вычисления видимых мест

of the resultant apexes for the four epochs of observation.

результирующих апексов для четырех эпох наблюдений.

On the accompanying chart of the south circumsolar region

of the celestial sphere (Fig. 1),

На схеме южной околополярной области

небесной сферы (рис. 1),

the large star indicates the apex of the cosmic motion,

большая звезда указывает апекс космического движения,

and the four circles show the locations of the calculated apexes.

четыре кружка показывают места вычисленных апексов.

These apexes necessarily lie on the closed curve

Эти апексы обязательно лежат на замкнутой кривой,

representing the calculated aberration orbit,

представляющей вычисленную аберрационную орбиту,

the centre of which is the apex

центром которой является апекс

of the  cosmic component of the earth’s motion.

космической компоненты движения Земли.

This aberration orbit

Эта аберрационная орбита

is the projection of the earth’s orbit

является проекцией земной орбиты

on the celestial sphere,

на небесной сфере,

which in this case is approximately a circle.

которая в этом случае является приближенно кругом.

The observed apexes for the four epochs

Наблюдаемые апексы для четырех эпох

are represented by the small stars.

представлены маленькими звездами.

The locations of the pole of the ecliptic and of the star Canopus are also shown.

Также показаны расположения полюса эклиптики и звезды Канопус.

The close agreement

between the calculated and observed

apparent apexes

Близкое совпадение

между расчетными и наблюдаемыми

видимыми апексами

would seem to be conclusive evidence

представляются убедительными доказательствами

of the validity of the solution

обоснованности решения

of the ether-drift observations

Наблюдений эфирного ветра

for the absolute motion of the earth

для абсолютного движения Земли,

and also for the effect of the orbital motion of the earth,

а также для эффекта орбитального движения Земли,

which hitherto has not been demonstrated.

которое до сих пор не было продемонстрировано.

It may seem surprising

Это может показаться удивительным,

that such close agreement

что такое близкое соответствие

between observed and calculated places

между наблюдаемыми и расчетными местами

can be obtained from observations

может быть получено из наблюдений

of such minute effects,

таких незначительных эффектов

and effects which are reputed to be

и также эффектов, которые считаются

of such difficulty and uncertainty.

трудными и недостоверными в определении.

Perhaps an explanation is the fact

Возможно, объяснение заключается в том,

that the star

representing the final result

что звездочка на схеме,

представляющая конечный результат

for the February epoch is, in effect,

для эпохи февраля, в сущности,

the average of 8,080

является средним из 8080

single determinations of its location;

отдельных определений ее местонахождения;

the star for the August epoch represents

7,680 single determinations,

звездочка для эпохи августа представляет

7680 отдельных определений,

that for September, 6,640,

and that for April, 3,208 determinations.

за сентябрь — 6640

и за апрель — 3208 определений.

The location of the apex of the solar motion

is in the southern constellation Dorado,

Положение апекса солнечного движения

находится в южном созвездии Золотой Рыбы (лат. Dorado),

the Sword-Fish, and is about 20° south

и составляет около 20 ° к югу

of the star Canopus,

от звезды Канопус,

the second brightest star in the heavens.

второй по яркости звезды на небосклоне.

It is in the midst of the famous

Он находится в самом центре знаменитого

Great Magellanic Cloud of stars.

Большого Магелланова скопления звезд.

The apex is about 7° from the pole of the ecliptic

Апекс находится около 7 ° от полюса эклиптики

and only 6° from the pole of the

и лишь 6 ° от полюса

invariable plane of the solar system;

инвариантной плоскости Солнечной системы;

thus the indicated motion of the solar system

поэтому указанное движение Солнечной системы

is almost perpendicular to the invariable plane.

почти перпендикулярно к этой плоскости.

This suggests that the solar system might be thought of

Это говорит о том, что Солнечная система может рассматриваться

as a dynamic disc which is being pulled through

a resisting medium

как динамический диск, который проходит

через сопротивляющуюся среду

and therefore sets itself perpendicular

и, следовательно, сам устанавливает перпендикуляр

to the line of motion.

к линии движения.

It is presumed that the earth’s motion in space

Предполагается, что движение Земли в пространстве

is projected on to the plane of the interferometer,

проецируется на плоскость интерферометра,

and the direction of this motion is determined

и направление этого движения определяется

by observing the variations

путем наблюдения за изменениями,

produced in the projected component

произведенными в спроецированной компоненте

by the rotation of the earth on its axis

вращением Земли вокруг своей оси

and by the revolution around the sun.

и ее обращением вокруг Солнца.

Both the magnitude and the direction of the observed effect

И величина, и направление наблюдаемого эффекта

vary in the manner and in the proportion

варьируются в порядке и в пропорции,

required by an ether-drift,

необходимой для эфирного ветра,

on the assumption of a stagnant ether

исходя из предположения о покоящемся эфире,

which is undisturbed

который не возмущается

by the motion of the earth through it.

при движении Земли сквозь него.

But the observed magnitude of the effect has always been less

Но наблюдаемая величина эффекта всегда была меньше,

than was to be expected,

чем можно было ожидать,

indicating a reduced velocity of relative motion,

что указывает на снижение скорости относительного движения,

as though the ether through which the interferometer

как будто эфир, через который интерферометр

is being carried by the earth’s motion

переносится движением Земли

were not absolutely at rest.

не был в состоянии абсолютного покоя.

FIG. 1.

Рис. 1.

Observed and calculated apexes of the absolute motion of the solar system.

Наблюдаемые и рассчитанные апексы абсолютного движения Солнечной системы.

The orbital velocity of the earth being known,

При известной орбитальной скорости Земли –

30 kilometres per second,

30 километров в секунду,

the cosmical velocity of the solar system,

космическая скорость Солнечной системы

determined from the proportional variations

определяемая по пропорциональному изменению

in the observed effects,

в наблюдаемых эффектах,

is found to be 208 kilometres per second.

составляет 208 километров в секунду.

Table II gives the observed

В таблице II приведены наблюдаемые

periodic displacement

периодические смещения

of the fringe system as the interferometer

системы полос интерферометра,

rotates on its axis,

который вращается вокруг своей оси,

and the corresponding velocity

и соответствующие скорости

of relative motion of the earth and ether.

относительного движения Земли и эфира.

Table II, Displacements and velocities

Таблица II, смещения и скорости

The last column

Последний столбец

gives the velocity to be expected

дает скорость, которую можно ожидать

in the stagnant ether theory

в теории покоящегося эфира

on the presumption

that the cosmic component and the orbital component

are both reduced in the same proportion

in the interferometer.

из предположения,

что и космическая, и орбитальная компоненты

уменьшены в одной и той же пропорции

в интерферометре.

The mean factor of reduction is k=0.0514.

Средний коэффициент уменьшения k = 0,0514.

The azimuth of the observed effect

is subject to a diurnal variation,

produced by the rotation of the earth on its axis.

Азимут наблюдаемого эффекта

зависит от суточных изменений,

вызванных вращением Земли вокруг своей оси.

The observed oscillations of the azimuth

are in accordance with theory

as to magnitude and time of occurrence,

but for some unexplained reason,

the axis of the oscillations is displaced from the meridian.

Наблюдаемые колебания по азимуту

находятся в соответствии с теорией

по отношению к величине и времени явления,

но, по некоторой необъясненной причине,

ось колебаний смещена от меридиана.

In order to account for the results here presented,

it seems necessary to accept the reality of a modified

Lorentz-FitzGerald contraction,

or to postulate a viscous or dragged ether,

as proposed by Stokes.

Для того чтобы объяснить представленные здесь результаты,

представляется необходимым принять за реальность модифицированное сокращение Лоренца-Фитцджеральда,

или постулировать вязкий или увлекаемый эфир,

предложенный Стоксом.

The results here reported are,

notwithstanding a common belief to the contrary,

fully in accordance with the original observations

of Michelson and Morley of 1887,

and with those of Morley and Miller of 1904-5.

Результаты, здесь представленные,

несмотря на распространенное мнение об обратном,

находятся в полном соответствии с оригинальными наблюдениями

Майкельсона и Морли 1887 года

и с наблюдениями Морли и Миллера 1904—1905 гг.

The history of the ether-drift experiment

and a description of the method of using the interferometer,

together with a full account of the observations and their reduction, has been published elsewhere³.

История эксперимента по эфирному ветру

и описание метода использования интерферометра,

а также полный отчет о наблюдениях

и их математической обработке

были опубликованы в другой статье [3].

1 Science, 63, 433 ; 1926.

1 Science, 63, 433 ; 1926.

Nature, 116, 49 ; 1925.

Nature, 116, 49 ; 1925.

2 Astrophys. J., March, 1927.

2 Astrophys. J., March, 1927.

3 Rev.  Mod. Phys., 5, 203, July, 1933.

3 Rev.  Mod. Phys., 5, 203, July, 1933.