Eseu despre teoria sateliților lui Jupiter

Eseu despre teoria sateliților lui Jupiter
Titlul original	Essai sur la theorie des satellites de Jupiter
Frontispiciul operei.
Autor	Jean Sylvain Bailly
Prima ed. original	1766
Tip	înţelept
Subgen	științific
Limba originală	limba franceza
Editați datele pe Wikidata · Manual

Eseu asupra teoriei sateliților lui Jupiter (Essai sur la Theorie des sateliți de Jupiter) este un astronomie tratat scris de francez astronom și savant Jean Sylvain Bailly și publicat în 1766 .

Geneza operei

La 9 martie 1763 Bailly a citit primul său Mémoire sur la theorie des satellites de Jupiter la Académie des sciences ; pe 4 mai , al doilea. Spre sfârșitul aceluiași an, ^[1] a citit un al treilea și ultim raport pentru această serie. Aceste primele trei rapoarte au constituit baza pentru Eseul ulterior al lui Bailly despre teoria lunilor lui Jupiter , publicat trei ani mai târziu în 1766 și care a fost cea mai mare ocupație literară a sa din decada până în 1771 .

Biograf al lui Bailly, distinsul matematician și politician François Arago spune despre această lucrare: «Subiectul a fost din fericire selectat. Studiindu-l în toată generalitatea sa, Bailly a apărut atât un calculator neobosit, un inspector pătrunzător, cât și un observator harnic și iscusit. Cercetările lui Bailly asupra lunilor lui Jupiter vor fi întotdeauna primul său titlu de glorie științifică. Înaintea lui, Maraldi, Bradley și Wargentin descoperiseră empiric unele dintre principalele perturbări pe care le suferă aceste corpuri în mișcările lor rotative în jurul întregii planete care le domină; dar nu legaseră aceste perturbații de principiile atracției universale. Onoarea inițiativei aparține în totalitate lui Bailly în această problemă ». ^[2]

Prima pagină a lucrării.

Trebuie amintit, desigur, că atunci când Arago i-a dedicat acest omagiu lui Bailly, în 1844, la optzeci și unu de ani de la publicarea celor trei memorii ale sale, lumea științifică încă nu cunoștea decât cei patru mari și mai strălucitori sateliți din Jupiter ( numiți sateliți mediceni ), pe care Galileo îi descoperise în 1610 . ^[3] Galileo a apreciat valoarea observațiilor acestor sateliți pentru determinarea exactă a longitudinii ^[4], iar guvernul olandez s-a pregătit să-și subvenționeze cercetările, dar orbirea bruscă care a lovit-o pe omul de știință pisan a pus capăt proiectului.

După moartea lui Galileo, astronomi de seamă precum Nicolas de Peiresc , Jean-Baptiste Morin, Giovanni Battista Hodierna , Simon Marius , Vincent Reyneri, Johannes Hevelius , Giovanni Alfonso Borelli și alții și-au continuat observațiile și au încercat fără succes să dezvolte tabele periodice ale sateliților. În cele din urmă, Giovanni Cassini , directorul Observatorului din Paris , a fost primul care a făcut progrese reale în acest domeniu. Ephemerides des satellites de Jupiter a apărut în 1668 . Cassini a consacrat mulți ani studiului sateliților, timp în care le-a determinat perioadele și neregulile cauzate de excentricitatea orbitei lui Jupiter și de înclinațiile orbitelor sateliților înșiși. El a fost și cel care a descoperit rotația sateliților. Măsurându-le orbitele, a descoperit că legea armonică a lui Kepler (sau a treia lege a lui Kepler ) se aplică planetelor asupra sateliților. El a observat, de asemenea, că timpul dintre eclipse (în special al satelitului Io ) a devenit mai scurt pe măsură ce Pământul s-a apropiat de Jupiter (adică când a trecut de la opoziție la conjuncție) în timp ce acestea au devenit mai lungi pe măsură ce Pământul s-a îndepărtat (adică de conjuncție). la conjuncție), o descoperire care a făcut posibil ca astronomul danez Ole Rømer să determine viteza luminii .

După el, James Bradley , al treilea astronom regal al Angliei, cei doi Maraldis, și anume Giacomo Filippo Maraldi , nepotul lui Cassini, și Giovanni Domenico Maraldi , nepotul acestuia din urmă, și astronomul suedez Pehr Wilhelm Wargentin, secretar al Academiei Regale Suedeze of Sciences , au determinat excentricitățile orbitelor sateliților, înclinațiile orbitelor lor, rata de schimbare a înclinației și deplasările nodurilor lor. În cele din urmă, astronomul Jérôme Lalande descoperise că forma lui Jupiter (un sferoid aplatizat la poli), aruncând o umbră eliptică, a adăugat un alt factor care a caracterizat momentul eclipselor. Dar toți acești astronomi au lucrat din fenomenele observate. Bailly a fost primul care a încercat o explicație teoretică a comportamentului sateliților, obținând o formulă cu care observațiile ar fi trebuit să fie de acord. ^[5]

O teorie precisă a lunilor lui Jupiter ar fi oferit o aplicare practică imediată. De fapt, observarea sateliților fusese una dintre metodele preferate de-a lungul secolului al XVII-lea pentru determinarea longitudinii. În acest scop a fost suficient să se facă observații simultane ale unui fenomen dat (de exemplu începutul sau sfârșitul unei eclipse) în două poziții, cunoscând longitudinea uneia dintre ele; diferența de timp a dat diferența de longitudine. Nu a fost necesar să se prevadă fenomenul cu o precizie excesivă. Dacă totuși apariția fenomenului ar putea fi prezisă teoretic, atunci o observație corelată în timp ar da imediat longitudinea exactă, fără referire la nicio altă observație. Prin urmare, aceste cunoștințe, împreună cu telescopul lui John Dollond , ar fi făcut din observarea sateliților lui Jupiter un ajutor util, de exemplu, pentru cei care navigau pe mare.

Problema celor trei corpuri

Luna le oferise matematicienilor cea mai palpabilă manifestare a atracției reciproce a trei corpuri. Astronomii și matematicienii de calibru ai lui Alexis Clairaut , Jean Baptiste d'Alembert și Euler toți „atacaseră” problema și ajunseseră la o soluție aproximativă.

Astronomul american John Charles Duncan (1882-1967), comentând complexitatea problemei, a scris: « Problema celor trei corpuri care se atrag reciproc este la fel de determinată ca și a celor două corpuri; adică un set dat de condiții inițiale implică cu siguranță un rezultat clar; cu toate acestea, problema este atât de dificilă și de complexă încât doar în anumite cazuri sunt cele mai puternice mijloace de analiză modernă capabile să producă formule cu care se poate calcula acest rezultat ». ^[7]

Băiat, Bailly era hotărât să rezolve ceea ce el numea „problema celor cinci corpuri sau chiar a celor șase, chiar dacă admitem soarele”. ^[8]

Ar fi putut spune și șapte, deoarece calculele sale includeau și atracția exercitată de Saturn . ^[9]

Bailly a exclus inițial atracțiile reciproce ale sateliților, tratându-i pe fiecare separat ca și cum fiecare ar fi singura lună a lui Jupiter și, prin urmare, ascultând legile stabilite de Clairaut pentru satelitul Pământului.

Jean Sylvain Bailly .

În primul memoriu, Bailly a luat în considerare perturbarea fiecărui satelit cauzată de atracția soarelui. Cel mai curios rezultat al acestei investigații a fost că formula lui Bailly a dat nodurilor celui de-al patrulea satelit o mișcare retrogradă de 5 ′ 12 ′ ′ pe an, unde observațiile au arătat o mișcare directă (și nu retrogradă) de exact aceeași magnitudine. Totuși, Lalande arătase ^{[11] [12]} că mișcarea nodurilor unui satelit perturbat, care era retrogradă pe orbita unui satelit perturbator, putea apărea în mișcare directă pe orbita planetei principale. Prin urmare, Bailly a judecat că nu există o contradicție de bază între formula sa și fenomenul observat.

Al doilea memoriu a fost dedicat în schimb considerării formei lui Jupiter, excentricității orbitei sale și înclinației orbitei fiecărui satelit față de orbita principală. Aceste calcule i-au permis lui Bailly să obțină o ecuație pentru mișcarea liniei de apsis a fiecărui satelit. De asemenea, în acest caz, formula era într-un fel în contradicție cu faptele observate: de exemplu, de fapt, teoria prevedea o mișcare anuală de 5 ° 5 'pentru absidele celui de-al treilea satelit; în schimb, observațiile lui Maraldi au arătat doar o mișcare de 1 ° 30 '.

În cel de-al treilea memoriu, Bailly s-a angajat să examineze sateliții doi câte doi în raport cu planeta principală, considerând unul ca fiind perturbat și celălalt ca fiind perturbator. Ca bază a muncii sale, Bailly a folosit tabelele Wargentin pentru al doilea satelit, care se apropiase cel mai mult de rezultatele observațiilor și care, prin urmare, permitea ipoteza că acesta era cel mai stabil dintre sateliți. În acest caz, era esențial să cunoaștem masa fiecărui satelit, atât de mult din ultima relație nu era altceva decât o aproximare sau o speculație sinceră. Cu toate acestea, într-un tabel atașat de 56 de observații, cu tabelele Wargentin și Bailly raportate în coloane paralele, cifrele lui Bailly arată o marjă de eroare mai mică.

Jean-Paul Grandjean de Fouchy, pe atunci secretar perpetuu al Academiei de științe , a scris cu admirație celor trei rapoarte: «toate acestea, după cum se poate vedea, solicită sfârșitul lucrărilor lui Bailly pe această secțiune; ceea ce a făcut deja este o garanție a grijii cu care se va împrumuta să satisfacă nerăbdarea asupra acestui subiect din partea astronomului public ». ^[13]

Subiectul concursului

Potrivit lui Lalande ^[14], în 1764 , Academia de Științe a anunțat subiectul premiului lor pentru 1766 :

Mulți dintre astronomii academici au lucrat la această problemă, dar fără îndoială cele trei memorii ale lui Bailly între 1762 și 1763 au stârnit interesul pentru acest domeniu încă virgin.

Acum Bailly concura cu unii dintre cei mai celebri astronomi din Europa . Silit să aleagă între abandonarea cercetărilor sale sau acceptarea provocării unei astfel de competiții, Bailly a ales-o cu îndrăzneală pe aceasta din urmă. Bailly, în calitate de membru al Academiei, nu s-a putut califica pentru premiul care era exclusiv cercetătorilor externi; cu toate acestea a participat de bunăvoie pentru a fi util în cercetarea care îl interesa, fără niciun fel de prezumție. De fapt, el a scris în prolog, cu o anumită doză de smerenie:

Timp de doi ani, Bailly s-a dedicat în totalitate problemei lunilor lui Jupiter. Rezultatele au fost comunicate în două documente, Mémoire sur la cause de la variation de incarinaison de l'orbite du second satellite de Jupiter din 30 aprilie 1765 și Mémoire sur le mouvement des nœuds et sur la variation de incarinaison des satellites de Jupiter din 1766 . În cele din urmă, Bailly a publicat un volum trimestrial de 144 de pagini, care a apărut în prima jumătate a anului 1766 , intitulat Essai sur la théorie des satellites de Jupiter .

În lucrarea sa din 30 aprilie 1765 , Bailly a revenit la problema cu care se ocupase în primul său eseu real despre lunile lui Jupiter, și anume mișcarea nodurilor.

Giacomo Filippo Maraldi a observat o librație de 10 ° în nodurile celui de-al doilea satelit, adică o perioadă de mișcare directă urmată de o perioadă de mișcare retrogradă. O atribuise unei schimbări a înclinației orbitei satelitului. Prin trigonometrie sferică, Bailly a reușit să elaboreze această explicație, demonstrând, de asemenea, că schimbarea direcției nodurilor satelitului perturbat a coincis cu conjuncția nodurilor dintre același satelit perturbat și cel perturbat și, de asemenea, că perioada de variație a înclinației a corespuns perioadei de revoluție a nodurilor. Nepotul lui Maraldi, Giovanni Domenico , i-a adus ulterior tribut lui Bailly pentru această descoperire:

Conținut și urmărire

Bailly începe eseul din 1766 cu o introducere istorică de cincizeci și trei de pagini „pentru că încă o dată o parte erudită părea să fie de interes”. ^[18] În ea, Bailly urmărește progresul cunoașterii sateliților de la Galileo la contemporanii săi, până la Maraldi și Wargentin.

După introducerea istorică, textul este împărțit în mod corespunzător în patru părți, care tratează diverse subiecte:

• perturbările cauzate de Soare și Saturn ;
• atracția reciprocă a lunilor lui Jupiter;
• masele sateliților;
• mișcarea nodurilor și variația înclinațiilor orbitelor sateliților.

Deși o mare parte din material a fost trimisă anterior Academiei, cartea nu a fost în niciun caz o „reeditare”. Potrivit biografului său, Edwin Burrows Smith, Bailly „a fost absolut revoluționar” ^[19] și, prin urmare, nu este surprinzător că se pierde din când în când. Cea mai mare dificultate a sa, de exemplu, a fost determinarea maselor relative ale sateliților. Un prim calcul, bazat pe o ecuație empirică Wargentin validă pentru primul satelit, a ajuns să calculeze cantități prea mici. Un al doilea calcul, totuși, bazat pe mișcarea nodurilor, a triplat ecuația Wargentin pentru al doilea satelit. În mod clar, au existat factori implicați care nu erau la îndemâna oricărui fizician teoretic din secolul al XVIII-lea , cum ar fi Bailly.

Deși excelentă și apreciată, opera lui Bailly a fost mult umbrită de eseul câștigător, cel al lui Joseph-Louis Lagrange , care câștigase premiul Academiei în 1766 (la care Bailly, fiind membru, nu putea să se lupte) și care a oferit o teorie s-a apropiat cu atenție de faptele observate. După cum a recunoscut el însuși Bailly, folosirea de către Lagrange a noii metode de variații constante i-a permis să rezolve aproape complet problema celor cinci corpuri perturbate simultan, spre deosebire de seria continuă de tratamente ale problemei cu trei corpuri folosită de Bailly. ^[20] Acest lucru ar putea explica propria atitudine a lui Bailly față de Lagrange, o atitudine în același timp obsedantă și chiar puțin paternalistă, când și-a recunoscut pe larg meritele:

Jean-Baptiste Delambre , istoric al astronomiei secolului al XIX-lea, i-a pus pe cei doi - Lagrange și Bailly - în perspectiva corectă:

Judecata lui Delambre asupra contribuției lui Bailly, oricât de generoasă, poate părea, de asemenea, prea severă. Maraldi, de exemplu, și-a recunoscut datoria față de cercetările lui Bailly spunând că și-a găsit observațiile „aproape în totalitate în acord cu aceasta”. ^{[23] [24]}

Atât Bailly, cât și Lagrange le-au promis cititorilor lor mai multe cercetări cu privire la masele de sateliți, dar în realitate Bailly nu a abordat problema din nou, în timp ce Lagrange doar douăzeci și patru de ani mai târziu avea ceva de adăugat pe această temă, timp în care Laplace o depășise deja cu producând un teoretician model capabil să explice pe deplin mișcarea sateliților galileeni. ^[25]

Câteva cifre din eseul lui Bailly.

Bailly a adăugat la cele 80 de tabele astronomice ale lui Essai Edme-Sébastien Jeaurat despre mișcările lui Jupiter împreună cu propriile sale tabele pentru mișcarea celor patru sateliți. Din păcate, aceste tabele au fost calculate nu în termeni de timp, ci în semne și grade, și au fost mult mai puțin ușor de utilizat decât tabelele Wargentin anterioare, care - deși mai inexacte - au continuat să fie folosite de astronomi până la ediția a treia a Traité d'astronomie de Jérôme Lalande a apărut în 1792 cu tabelele revizuite de Delambre.

Câteva calcule teoretice ale eseului lui Bailly.

Din nou, potrivit lui Delambre: „Tabelele lui Bailly, precum cele ale lui Wargentin, se bazau pe o teorie imperfectă a sateliților lui Jupiter și aveau unele erori pe care ar fi nedrept să-i reproșăm în orice caz”. ^[26] Bailly a fost de fapt primul care a încercat să obțină tabele bazate pe un aparat teoretic mai bun decât pe observații, tratând fiecare satelit la rândul său ca al treilea corp într-o problemă cu trei corpuri . ^[20] Succesul său, așa cum s-a menționat, nu a fost complet, deoarece au existat diferențe considerabile între formularea sa teoretică a elementelor orbitante și valorile lor observate, totuși a fost primul care a arătat că problema era susceptibilă de soluționare prin principiile newtoniene. ^[20]

Oricare ar fi, conform standardelor moderne, inexactitățile lucrărilor lui Bailly asupra lunilor lui Jupiter, este clar, însă, potrivit istoricului Smith, că niciunul dintre biografii lui Bailly nu a apreciat pe deplin contribuțiile sale la știință. «Bailly nu a fost un mare gânditor și nici descoperitor de noi concepte științifice - precizează Smith - nu există niciun motiv pentru a-și pune numele lângă cele ale lui Newton, Leibnitz și Laplace. Cu toate acestea, nu ar trebui să i se refuze o nișă printre numeroșii oameni de știință care lucrează zilnic, competenți și perseverenți și care, probabil, pe termen lung fac posibile succesele unor oameni mari ». ^[27] Într-adevăr, observațiile și reducerile sale, aplicarea unei teorii matematice la mișcările corpurilor cerești și publicațiile sale detaliate i-au adus, din 1766 , un considerabil credit printre colegii de știință. Dar Bailly a fost, într-un fel, „un fel de inovator”. ^[27] După cum a subliniat biograful său François Arago , el a venit prima dată cu ideea de a aplica principiile newtoniene la atracția spre lunile lui Jupiter. Newton sugerase ideea, dar nimeni înainte de Bailly nu își asumase sarcina de a furniza un set de ecuații care să descrie cu exactitate comportamentul sateliților și astfel să le supună legilor fizicii.

Abia în ultimii ani, cu ajutorul teoriei lui Einstein și a unei ușoare modificări a principiului lui Newton, orbita lui Mercur a reușit în cele din urmă să asculte teoria cu o precizie extremă. Acest lucru, potrivit lui Smith, demonstrează „cât de mult mai incredibil de complexă sarcina pe care și-a pus-o Bailly și cu atât mai mare este meritul”. ^[27] Pe scurt, linia de atac a lui Bailly a fost cea potrivită, chiar dacă mijloacele de care dispunea erau inadecvate. ^[27]

Disputa cu Lalande

În 1773 imediat după ce Nicolas de Condorcet , marele rival al lui Bailly la Academia de Științe , a fost ales secretar in pectore al Academiei, Bailly s-a trezit și el într-o dispută deschisă cu astronomul Lalande care fusese ținut sub masă timp de șapte ani (Bailly publicase Essai sur la theorie des satellites de Jupiter în 1766 ), deoarece ambii protagoniști erau evident reticenți să-l publice, cel puțin până când Bailly nu mai avea nicio șansă de a deveni secretar al Academiei.

Subiectul disputei a fost revendicarea priorității descoperirii pe care Lalande a publicat-o cu privire la librațiile nodurilor și la variațiile înclinațiilor orbitelor celui de-al doilea și al treilea sateliți din Jupiter . Bailly citise două documente despre acest subiect la Academie între 1765 și 1766 și le tratase pe larg în Essai sur la theorie des satellites de Jupiter . Lalande a afirmat în repetate rânduri că a descoperit principiul implicat în aceste variații și că Bailly, care, potrivit lui, s-a limitat la adăugarea de observații și detalii, a folosit descoperirea sa fără să-i acorde credit pentru aceasta. ^{[28] [29] [30]} Bailly și-a rupt tăcerea în această privință atunci când o scrisoare a astronomului Joseph Lepaute Dagelet către Jean III Bernoulli (nepotul mult mai faimosului Jean Bernoulli ) a fost publicată în Recueil pour les astronomes de Bernoulli . Dagelet a definit variația celui de-al doilea satelit ca „o descoperire care aparține fără îndoială lui Lalande”. Bailly a răspuns și cu o scrisoare deschisă către Bernoulli, la 15 aprilie 1773 , și care a apărut în Journal encyclopedique la 1 iunie 1773 . ^[31] Bailly a explicat mai detaliat și cu o moderare considerabilă a tonului baza tezei afirmate de Lalande și motivele declarațiilor sale. De fapt, Lalande și-a indicat Remarques sur la cause du mouvement dans les nœuds du troisième et du quatrième satellites de Jupiter ca dovadă a priorității descoperirilor sale. ^[32] Bailly a răspuns în schimb că singura observație teoretică semnificativă conținută în acel document a fost conținută doar în ultimele patru rânduri, în care Lalande scrisese:

Eppure il passaggio nella sua Astronomie a cui fa riferimento, secondo lo storico Edwin Burrows Smith «non è molto più esplicito rispetto a quello di questa memoria». ^[33] In contrasto con le vaghe promesse di discutere la materia di Lalande, Bailly poteva indicare ben due pubblicazioni scientifiche per rivendicare la paternità delle scoperte. Secondo Smith: «le argomentazioni [di Bailly] sono le più forti tra i due». ^[33]

La conclusione della sua lettera a Bernoulli è una sintesi di dignità e orgoglio ferito, attitudini che diventeranno caratteristiche delle esternazioni difensive di Bailly anche durante la rivoluzione francese :

Bailly mantenne la sua promessa: non ci furono ulteriori polemiche da parte sua. Di più, non c'è alcuna evidenza che la disputa tra i due astronomi continuò. Anzi, Lalande fu probabilmente responsabile, almeno in parte, dell'adesione di Bailly alla massoneria , e l'elogio scritto nei confronti dello stesso Bailly dopo la morte di quest'ultimo certamente mostrava che nessun risentimento continuò ad esistere, da entrambe le parti. In ogni caso fu Lalande ad avere l'ultima parola sulla questione. Nella sua Bibliographie astronomique del 1803 (scritta quando Bailly era morto già da tempo) apparve la seguente osservazione:

Questo perdono indulgente, è un po' sleale e mistificatorio, perché Bailly non fece nulla di ciò, non rese alcun diritto di priorità a Lalande, come rivela la lettura del passo dell′ Histoire de l'astronomie moderne a cui lo stesso Lalande fa riferimento. Ciò che Bailly aveva fatto davvero era stato solo ripetere le sue argomentazioni della lettera a Bernoulli aggiungendo acutamente: «Non tocca a noi pronunciarci; il pubblico giudicherà in base ai titoli». ^[36]

Note

Voci correlate

• Jean Sylvain Bailly
• Satelliti medicei
• Memoria sulle disuguaglianze della luce dei satelliti di Giove

Portale Astronomia

Portale Letteratura

Portale Storia