39. DE UITWERKINGEN DER AANTREKKINGSKRACHT.

De grondwet, die de beweging der wereldlichamen beheerscht, is nu

bekend. In de wereldruimte bevinden zich meerdere bolvormige

lichamen, een zeer groot, de zon, en vele kleinere. Zij trekken

elkaar aan met een kracht, die evenredig is met hun massa's en

omgekeerd evenredig met het vierkant van hun afstand. Deze kracht

trekt hen uit den rechten weg, dien ze anders zouden volgen. Daar

deze kracht nu bekend is, is ook te berekenen, hoe de lichamen zich

bewegen. Terwijl tot nog toe de beweging der hemellichamen en haar

wetten alleen maar uit de waarneming, de ervaring te vinden was,

hebben wij nu een middel, _om hun beweging door zuiver theoretische

beschouwingen op het papier te berekenen en te voorspellen_. De

beweging van een hemellichaam berekenen wordt nu een zuiver

theoretisch vraagstuk; dit is de groote taak der _theoretische

sterrekunde_. die als nieuwe wetenschap met Newton begint. Daarbij

moet dan de juistheid van het uitgangspunt hierin blijken, dat wat

door berekening gevonden wordt, in de praktijk aan den hemel ook

werkelijk uitkomt.

[Illustratie: Kegel met snede.]

Het eerst stelde Newton zich deze vraag: welke baan moet een lichaam

doorloopen, dat door de zon aangetrokken wordt? Wij weten al, dat

een ellips zulk een baan is; maar zij kan ook nog anders zijn. Met

behulp van de hoogere wiskunde, waarvan de grondslagen in de 17de

eeuw door Descartes, Leibnitz en Newton zelf gelegd waren. kon men

bewijzen, _dat de baan van een lichaam, dat door de zon volgens de

wet van Newton wordt aangetrokken, altijd een kegelsnede moet zijn,

met de zon in het brandpunt_.

Wat is een kegelsnede? De naam zegt het reeds; de figuur, die men

krijgt bij het doorsnijden van een kegel -- een kegeloppervlak

krijgt men door een lijn, die in één punt als draaipunt vastgehouden

wordt (de top), langs een cirkel te laten glijden. Men kan deze

figuren ook gemakkelijk te zien krijgen, zonder dat men iets

doorsnijdt. Zet men een kaars (of een ander licht) op tafel, en

houdt men een eindje daarvandaan een ronde schijf, b.v. een deksel,

dan ziet men achter dat deksel op den muur zijn schaduw.

[Illustratie]

De ruimte, die in de schaduw ligt en verder van het deksel aldoor

breeder wordt, heeft de gedaante van een kegel, waarvan de vlam de

top is, vanwaar de lichtstralen als rechte lijnen uitgaan. De muur

doorsnijdt dezen donkeren kegel, en de doorsnee, de zwarte figuur op

den muur, is een kegelsnede.

Houdt men het deksel rechtop tusschen de vlam en den muur, dan is de

schaduw op den muur een cirkel. Wordt het deksel iets hooger en meer

schuin gehouden, dan vertoont zich als schaduwfiguur de ons reeds

bekende ellips (A). De ellips en de cirkel behooren beide tot de

kegelsneden.

[Illustratie]

Houdt men het deksel steeds hooger en schuiner, dan ziet men de

zwarte ellips op den muur naar boven sterk groeien (B); zij wordt

langwerpiger, maar niet doordat zij smaller wordt; zij wordt breeder

en beneden stomper, want de kleine as wordt grooter -- maar doordat

de groote as sterker toeneemt dan de kleine as.

[Illustratie: Schaduwellipsen.]

Houden wij eindelijk het deksel zoo hoog, dat de bovenrand juist

boven de vlam komt, dan kan geen lichtstraal meer over dezen rand

heen op den muur vallen, hoe hoog deze zich ook uitstrekt.

[Illustratie: Schaduwparabool.]

[Illustratie: Schaduwhyperbool.]

De schaduw is naar boven tot in het oneindige gegroeid, er is boven

geen einde of spits meer en vanaf de benedenste top wordt zij naar

boven steeds breeder (C). De begrenzing van de schaduw is nu een

_parabool_ geworden, een lijn met twee oneindig lange takken, die in

het begin, aan den top, sterk uiteenloopen, maar dan verder hoe

langer hoe meer dezelfde richting krijgen, zonder ooit precies

evenwijdig te worden. Wij kennen deze figuur ook al als den vorm van

de baan, die een schuin naar boven geworpen steen volgt. Houden wij

het deksel nog verder boven de vlam, zoodat het er ten slotte plat

boven ligt (zooals in D), dan ziet men de beide takken van de

parabool steeds verder uiteen buigen. Zulk een figuur heet een

_hyperbool_; de beide takken krijgen niet steeds meer dezelfde

richting, maar naderen steeds meer tot twee schuin uiteenloopende

rechte lijnen.

Cirkel, ellips, parabool en hyperbool zijn de verschillende soorten

van kegelsneden. Alle cirkels en ook alle parabolen zijn gelijk van

vorm en alleen verschillend in grootte. Daarentegen verschillen de

ellipsen, en evenzoo de hyperbolen, onderling zeer in vorm; ellipsen

kunnen ronder of langwerpiger zijn, en bij de hyperbolen kunnen de

beide beenen in hun eindelijke richting een kleinen scherpen of een

zeer grooten stompen hoek met elkaar maken. Een parabool is als een

ellips op te vatten, waarvan het eene eind zich tot in het oneindige

verwijderd heeft; en ook als een hyperbool, waarvan de hoek tusschen

de beide beenen aldoor kleiner geworden is; zij is dus als een

overgangsvorm tusschen de beide andere soorten te beschouwen.

Newton bewees nu, dat onder de werking van de door hem ontdekte

aantrekkingskracht een lichaam zich noodzakelijk in een van deze

kegelsneden moet bewegen. Willen wij zien, op welke wijze zulke

banen ontstaan, dan doen wij iets dergelijks als bij ons oude

voorbeeld, den kanonskogel, dien wij op aarde afschoten en die door

de zwaartekracht van zijn rechten weg afgetrokken werd, Ergens in

het zonnestelsel slingeren wij een voorwerp met groote snelheid

zijwaarts weg: d.w.z. loodrecht op de richting naar de zon, en zien

wat het dan, aan zijn lot overgelaten, uitvoert, Wij weten reeds,

dat het bij een zekere bepaalde snelheid een cirkelbaan gaat

beschrijven. Wat gebeurt er echter, wanneer het met een _kleinere_

snelheid weggeslingerd wordt?

[Illustratie: Hoe een ellipsbaan ontstaat.]

Wanneer op aarde een kogel met een kleinere snelheid dan 8 KM wordt

afgeschoten, komt deze al dalende steeds dichter bij de

aardoppervlakte en valt eindelijk op den grond. Zoo gaat het ook met

ons voorwerp, alleen met dit verschil, dat er geen vaste grond is,

die het na korten tijd opvangt en tegenhoudt. Het gaat steeds voort

met verder naar beneden te vallen, de baan wordt steeds steiler naar

beneden gebogen en het voorwerp komt, terwijl de snelheid toeneemt,

steeds dichter bij de zon. Het kan natuurlijk niet recht naar de zon

toe vallen, want het behoudt altijd zijn zijdelingsche beweging: wij

weten al, dat bij zulk een beweging de wet der perken geldt. Het

schijnt, alsof het door zijn snelle vaart voorbij de zon zal

schieten; maar hoe dichter het bij de zon komt, des te sterker buigt

de snel toenemende aantrekking van de zon zijn baan naar binnen. En

eerst als het aan den anderen kant van de zon is gekomen, recht

tegenover het punt van uitgang, gelukt dit voorbijschieten. Op die

plaats is zijn beweging loodrecht op de richting naar de zon; hier

is het voorwerp op zijn dichtst bij de zon gekomen, en van hier

verwijdert het zich door zijn snelle vaart weer van de zon. Dan

komen dezelfde verschijnselen van de eerste helft der baan in

omgekeerde volgorde terug. De andere helft van de baan is precies

het spiegelbeeld van de eerste; want als het voorwerp uit dit naaste

punt bij de zon met dezelfde snelheid, waarmee het aankwam,

teruggeslingerd werd, zou het denzelfden weg terug doorloopen

hebben. Het verwijdert zich dus in de tweede helft der baan steeds

verder van de zon, loopt daarbij steeds langzamer en komt eindelijk

weer op zijn punt van uitgang met de beginsnelheid aan, zoodat het

precies op dezelfde manier een tweeden omloop kan beginnen.

[Illustratie: Verschillende ellipsbanen.]

Deze baan is een ellips, waarbij het punt van uitgang het uiteinde

der groote as is, die het verst van de zon verwijderd is. Hoe

kleiner de beginsnelheid en dus ook het in een bepaalden tijd

overstreken perk, des te smaller en uitmiddelpuntiger is de ellips,

des te kleiner de groote as, des te dichter komt de planeet bij de

zon, des te korter is de omloopstijd en des te grooter de gemiddelde

snelheid. Als uiterste grens kan men het geval nemen, dat het

voorwerp in het begin in het geheel geen snelheid kreeg en

regelrecht naar de zon toe viel. Wij vinden dus: _wanneer een

lichaam met kleiner snelheid dan die van den cirkel zijdelings

weggeslingerd wordt, doorloopt het een ellips, waarbij het punt van

uitgang het verste punt is, en die des te meer naar binnen ligt, des

te excentrischer is en des te kleiner omloopstijd heeft, naarmate de

beginsnelheid kleiner is_.

Wij nemen nu het omgekeerde geval, waarbij het lichaam met een

grootere snelheid dan die van een cirkelbaan weggeslingerd wordt.

Het valt dan minder sterk naar de zon toe dan bij een cirkelbeweging

-- onze vroegere kogel, met nog grooter snelheid dan 8 KM.

voortgeschoten, zou dan minder sterk naar beneden buigen dan het

aardoppervlak, dus schijnbaar langzaam omhoog stijgen. Het voorwerp

verwijdert zich dus van de zon en zijn beweging wordt langzamer. Het

verkeert in hetzelfde geval als ons vorig lichaam, toen het het

naaste punt bij de zon gepasseerd was en de tweede helft van zijn

baan begon af te leggen. Het beschrijft dus óók een ellips en komt

tegenover het punt van uitgang in het verste punt van zijn baan.

_Wanneer dus een voorwerp met grooter snelheid dan die van den

cirkel zijdelings weggeslingerd wordt, beschrijft het een ellips,

waarvan het punt van uitgang het dichtst bij de zon ligt, en waarvan

excentriciteit, groote as en omloopstijd des te grooter zijn,

naarmate de beginsnelheid grooter is_.

Hoe grooter de snelheid, des te verder verwijdert zich het voorwerp

van de zon, voordat deze het eindelijk terugbuigt en tot omkeer

noodzaakt. Wordt de snelheid eindelijk nog grooter, dan heeft de zon

geen kracht genoeg het voorwerp tot omkeer te dwingen. Het

verwijdert zich steeds verder van de zon, wordt daarbij steeds

langzamer en verwijdert zich, zij het ook in afnemende mate, steeds

verder van de as der baan; de baan is als het ware een ellips met

oneindig lange groote as geworden. _Deze baan is een parabool_. Nu

heeft een parabool de eigenschap, dat zij aan haar top van een

rechte lijn juist half zooveel afwijkt als een cirkel om het

brandpunt. De valhoogte moet dus voor een parabool bij gelijken weg

half zoo groot zijn als bij een cirkel. Om dezelfde valhoogte te

vinden moet de afgelegde weg bij een parabool dus 1.41 maal zoo

groot zijn als bij een cirkel (want 1.41 X 1.41 == 2). _De baan

wordt dus een parabool, als de beginsnelheid ruim 1,4 maal zoo groot

is, als voor een cirkel noodig was_.

Is de beginsnelheid nog grooter, dan is de zon nog veel minder in

staat, het lichaam naar de as terug te trekken. Het verwijdert zich

steeds verder van de zon en van de as, en vliegt ten slotte haast

rechtuit in schuine richting de wereldruimte in.

[Illustratie]

_De baan is dan een hyperbool geworden, waarvan de beide beenen des

te verder uiteenstaan, naarmate de beginsnelheid grooter is_.

Volgen wij zulk een voorwerp op grooten afstand van de zon, dan zien

wij het, als het een parabool beschrijft, zich ongeveer in de

richting van de as langzaam voortsleepen, alsof al zijn snelheid

uitgeput is -- inderdaad behoefde deze maar iets kleiner te zijn, en

het voorwerp zou naar de as toe getrokken worden, en in een

langgestrekte ellips naar de zon terug vallen. Op de hyperbool

daarentegen snelt het met een flinke vaart voort, en nadert de

snelheid bij de verwijdering van de zon steeds meer tot een

eindbedrag, dat des te grooter blijft naarmate de beenen verder

uiteen staan.

[Illustratie]

Komt uit de diepten der wereldruimte een voorwerp aanvliegen, dan

zal het onder aantrekking van de zon een hyperbool beschrijven; het

nadert, steeds sneller loopend, de zon, vliegt in razende vaart in

een boog om haar heen -- door den top van de hyperbool -- en vliegt

aan den anderen kant weg, langzamerhand zijn vaart vertragend, om

zich eindelijk, met zijn oorspronkelijke snelheid maar in andere

richting voortsnellend, in de oneindige wereldruimte te verliezen.

Was echter zijn oorspronkelijke eigen snelheid slechts uiterst

gering, dan komt het in een parabool, eerst langzaam, dan steeds

sneller op de zon aanvliegen, draait er met geweldige vaart in een

boog omheen, en loopt dan naar denzelfden kant, vanwaar het gekomen

is, steeds langzamer terug. De parabool is altijd een

overgangsgeval, dat, evenals een cirkelbaan, wel nooit precies zal

voorkomen. Al naar de snelheid iets beneden of iets boven de juiste

waarde ligt, is de baan een uiterst langgestrekte ellips, of een

spitse hyperbool; aan den top, vlak bij de zon verschillen deze

figuren ook nauwelijks van elkaar.

Zoo heeft dus Newton de kennis van de banen der hemellichamen

buitengewoon uitgebreid en dieper gemaakt. Terwijl de ervaring te

voren slechts getoond had, hoe het bij sommige hemellichamen was,

bewees hij door zijn theorie, hoe het noodzakelijk moest zijn. De

ellipsen, die Kepler bij de planeten ontdekt had, bleken hier

slechts het bijzondere geval van een veel algemeener regel te zijn.

Zij zijn niet de eenige banen, die bij hemellichamen mogelijk zijn,

als ze door de zon worden aangetrokken; maar zij zijn de eenig

mogelijke banen voor hemellichamen, die altijd in de buurt van de

zon blijven en voor altijd vaste leden van het zonnestelsel zijn. De

andere banen behooren bij lichamen, die uit oneindige verte komen

aanvliegen, het zonnestelsel eenmaal bezoeken en dan weer voorgoed

verdwijnen.

In de aantrekkingskracht van Newton bezitten wij dus nu een

algemeene wereldwet, die de wetten van Kepler als bijzonder geval

omvat, maar zelf veel ruimer en algemeener is. Maar ook in anderen

zin brengen de ontdekkingen van Newton ons verder dan wij door de

wetten van Kepler waren. De beweging van de maan om de aarde en van

de planeten om de zon, zooals die volgens de wetten van Kepler

plaats vindt, hebben wij afgeleid uit de aantrekking, die de aarde

op de maan, die de zon op de planeten uitoefent. Maar wij weten nu,

dat omgekeerd ook de maan de aarde en elke planeet de zon aantrekt.

Wat heeft dat voor gevolgen?

De maan trekt de aarde aan met dezelfde kracht als de aarde de maan

aantrekt. Daar echter de massa van de aarde veel grooter is dan die

van de maan (wij zullen verderop zien, dat ze 80 keer grooter is),

bewerkt deze gelijke kracht bij de aarde een veel geringere, hoewel

toch merkbare versnelling. De aarde valt dus eenigszins naar de maan

toe. Hoe is dat mogelijk, zonder dat daarbij de afstand der beide

lichamen vermindert? Doordat de aarde een klein cirkeltje

beschrijft, dat bij deze versnelling behoort.

[Illustratie]

De maan, die snel naar de aarde valt, beschrijft daardoor een

grooten cirkel; de aarde met haar 80 maal kleinere versnelling

beschrijft in denzelfden tijd een 80 maal kleineren cirkel -- de

figuur, waar m en e deze versnellingen voorstellen, is voor een veel

geringer verschil der massa's, voor een verhouding van 1 tot 5

geteekend. In plaats van het middelpunt der aarde blijft nu een

ander punt in rust, dat tusschen beide lichamen in ligt en wel 80

maal dichter bij de aarde; dit zoogenaamde _gemeenschappelijke

zwaartepunt_ van aarde en maan is het werkelijke middelpunt van de

groote maanbaan en de kleine aardbaan. Terwijl zij om dit punt

heenloopen, staan zij natuurlijk altijd tegenover elkaar; is de

Aarde in A2 aangekomen, dan is de maan in M2. Waren aarde en maan

alleen in de wereld, dan zou dit gemeenschappelijk zwaartepunt in

rust blijven. In werkelijkheid worden beide door de zon aangetrokken

en moeten zij samen in een jaar om de zon loopen; daarbij volgt dan

het gemeenschappelijk zwaartepunt precies de Keplersche ellips om de

zon, en het middelpunt der aarde schommelt daaromheen, beurtelings

in een maand wat vooruitloopend en wat achterblijvend, zooals de

figuur toont, waar de afstand aarde--maan in verhouding tot de baan

om de zon 40 maal te groot is geteekend.

[Illustratie]

Dit heen en weer slingeren, vooruitloopen en achterblijven der

aarde, dat zich in de waarnemingen van de zon en van de planeten

duidelijk verraadt, bedraagt ongeveer 3/4 van den straal van den

aardbol. Het gemeenschappelijk zwaartepunt ligt dus nog binnen in

het aardlichaam, 3/4 van den straal van het middelpunt verwijderd;

en daar de afstand der maan 60 aardstralen bedraagt, is de maan 80

maal verder van dit zwaartepunt af dan het middelpunt der aarde; zoo

vinden wij, dat de massa van de maan 80 maal kleiner is dan die van

de aarde.

Terwijl wij dus uit onze eerste ervaring vonden, dat de maan om de

aarde loopt, leert ons nu de theorie -- die door nauwkeurige

waarneming bevestigd wordt -- dat dit niet geheel juist is: _niet

alleen loopt de maan om de aarde, maar ook de aarde loopt om de

maan, of, juister nog: de aarde en de maan loopen beide om hun

gemeenschappelijk zwaartepunt_. Dit geldt natuurlijk evenzoo voor de

zon en de planeten; daar is er echter niets van te bemerken, dat de

zon zich beweegt, omdat de zon voor ons het vaste middelpunt is,

waarvan wij niet zeggen kunnen hoe en of het zich beweegt, omdat elk

vast punt van vergelijking ontbreekt. Bij de planeten treedt echter

het pas gevondene op een andere manier te voorschijn.

Wanneer de maan een uiterst klein lichaampje was (dus het

gemeenschappelijk zwaartepunt in het middelpunt der aarde viel), zou

zij een kring met den vollen afstand aarde--maan als straal

beschrijven, dus een iets grooter kring, dan zij nu om het

gemeenschappelijk zwaartepunt beschrijft. Toch zou de versnelling,

waarmee zij naar de aarde valt, in beide gevallen dezelfde zijn. Hoe

kan dat? Eenvoudig zoo, dat nu de kleinere cirkel in iets korter

tijd doorloopen wordt dan het kleine lichaampje den grooteren cirkel

zou doorloopen. _De omloopstijd van de maan is dus kleiner dan de

omloopstijd van een zeer klein maantje bij gelijken afstand zou

zijn_. Hoe grooter de massa van de maan is met betrekking tot die

van de aarde, des te meer wordt haar omloopstijd verkleind; het is

alsof een grootere aantrekkende massa dan de aarde haar doet

rondloopen, en de berekening leert, dat zij zóó rondloopt, alsof de

maanmassa bij de aardmassa in het middelpunt gevoegd was. Passen wij

dit op de planeten toe, dan mogen wij zeggen, dat elke planeet zóó

rondloopt, als een nietig klein planeetje op dien afstand zou

rondloopen, dat niet door de zonsmassa alleen, maar door de zons- en

planetenmassa te zamen werd aangetrokken. Voor elke andere planeet,

als nietig klein lichaampje beschouwd, is het dus, alsof de zon een

andere massa bezit. _De derde wet van Kepler kan dus niet volkomen

juist zijn_; volkomen juist zou zij slechts zijn voor uiterst kleine

planeetjes met onmerkbare massa. Dit komt wel nagenoeg uit, want de

planetenmassa's zijn vergeleken met de zon uiterst klein; en

daardoor kon Kepler zijn wet ook ontdekken. Zooals wel meer in de

wetenschap voorgekomen is, heeft dus de uit de ervaring gevonden

derde wet van Kepler tot de algemeenere aantrekkingswet geleid, en

heeft deze algemeenere wet naderhand theoretisch de -- wel is waar

geringe -- onjuistheid van haar eigen grondslag aangetoond. Zoo

overwint elke vooruitgang der wetenschap, die op vroegere uitkomsten

voortbouwt, tegelijk de onvolkomenheid van het vroegere.

Doch ook nog op andere wijze heeft de wet der aantrekkingskracht de

wetten van Kepler onjuist gemaakt. Deze wetten gelden, naar onze

afleiding, voor een planeet, die enkel door de zon wordt

aangetrokken. Maar wij weten nu, dat op de planeten nog andere

krachten werken, want alle wereldlichamen trekken elkaar aan. _Een

planeet wordt niet alleen door de zon, maar ook door alle andere

planeten aangetrokken_. Zoo wordt ook onze maan niet enkel door de

aarde, maar bovendien door de zon en de andere planeten

aangetrokken. Door deze bijkomende krachten wordt de beweging van de

maan en de planeten anders, dan wij tot nog toe aangenomen hebben.

Toen de waarnemingen der planeten in de 2de helft van de 17de eeuw

steeds talrijker en nauwkeuriger werden, viel het op, dat deze niet

precies zóó liepen, als de tafels en de wetten van Kepler aangaven.

Hun banen veranderden; zoo werden b.v. de baan en de omloopstijd van

Jupiter langzamerhand kleiner, terwijl zij bij Saturnus grooter

werden. Dat bracht de sterrekundigen in verlegenheid en zorg; en

sommigen meenden reeds, dat de wetten van Kepler eenvoudig onjuist

waren en verworpen moesten worden. Meer nog vond de meening ingang,

dat de wetten van Kepler slechts op dezelfde wijze golden als het

regelmatige stijgen en dalen van de temperatuur in den loop van het

jaar; evenals het weer slechts in groote trekken aan deze wisseling

gehoorzaamt en er in de details voortdurend op de onregelmatigste

wijze van afwijkt, evenzoo wijken ook de planeten toevallig en

onregelmatig nu eens zoo, dan weer anders een beetje van de

gemiddelde normale Keplersche baan af. Was dit werkelijk het geval,

dan was alle kans verkeken om in de wetenschap der sterrekunde tot

grooter zekerheid en nauwkeurigheid te komen. Gelukkig kwam toen

juist te rechter tijd de theorie van Newton en bewees, _dat de

planeten aan de wetten van Kepler ook niet precies kunnen

gehoorzamen_. De afwijkingen ontstaan echter niet door een

onberekenbaar toeval; zij ontspruiten uit een bekende oorzaak, de

onderlinge aantrekking der planeten. Daar de massa's der planeten

gering zijn in vergelijking met de zonsmassa, zijn de daardoor

bewerkte afwijkingen van de Keplersche wetten ook gering, en

vertoonen zich als kleine _storingen_ van den regelmatigen loop. En

wat de hoofdzaak was: deze krachten en storingen waren nauwkeurig te

berekenen, en geen onberekenbaar toeval kon meer een rol spelen in

de beweging der planeten. Met vasten tred ging de wetenschap weer

voorwaarts op den weg naar steeds hoogere volkomenheid.

Wel was de berekening van deze storingen moeilijk en stelde zij de

hoogste eischen aan de wiskunde; de scherpzinnigste wiskundigen van

de 18de en 19de eeuw hebben aan deze berekening deelgenomen, en de

wiskunde werd zelf buitengewoon vooruitgebracht door de nieuwe taak,

deze storingen nauwkeurig af te leiden.

[Illustratie: ISAAC NEWTON.

(1643-1727)]

Het vraagstuk, de bewegingen van de planeten en de maan enkel op

grond van Newton's aantrekkingswet te vinden, werd voor het eerst

volledig door den Franschen wiskundige _Laplace_ opgelost, op wiens

in 1799 verschenen "Mechanika des Hemels" de onderzoekers van de

19de eeuw voortbouwden. Laplace toonde aan, dat de planeten niet

slechts kleine wisselende bedragen afwijken van hun regelmatige

banen, maar dat deze ellipsen zelf ook langzaam hun stand en hun

vorm veranderen. De richting van de groote as draait langzaam -- bij

de aarde hebben wij vroeger al gevonden, dat zij ten tijde van

Hipparchus in November het dichtst bij de zon kwam en nu in Januari;

de excentriciteit, de helling en de groote as van de baan veranderen

alle zoo, dat zij in lange tijdsruimten beurtelings grooter en

kleiner worden, De plaatsen der planeten te vinden was nu niet meer

het oplossen van een eenvoudig meetkundig, maar van een moeilijk

mechanisch vraagstuk, dat lange berekeningen eischte. Maar daardoor

werd ook een nauwkeurigheid in de uitkomst verkregen, die vroeger

onbereikbaar scheen. Kepler was tevreden, dat zijn tafels geen

grooter fout dan een paar minuten overlieten; nu werd dit

honderdmaal overtroffen. Tegelijk is door het gebruik van den

verrekijker de nauwkeurigheid der waarnemingen in dezelfde mate

toegenomen; daardoor kon de juistheid der berekeningen op een

uiterst scherpe proef gesteld worden, en deze proef hebben zij

schitterend doorstaan; _tot op bijna onmerkbare kleinigheden bleken

berekening en waarneming overeen te stemmen_. Deze overeenstemming

van de berekende storingen met de werkelijkheid _levert even zoovele

nieuwe bevestigingen van de aantrekkingswet van Newton_, als er

verschillende storingen zijn. Wat in iedere wetenschap als maatstaf

van volkomenheid geldt: de nauwkeurigheid en zekerheid, waarmee zij

toekomstige verschijnselen voorspelt, maakt de wet van Newton tot

een der stevigste grondslagen van het menschelijk weten, tot een van

de schitterendste veroveringen van den menschelijken geest.

Op bijzonder treffende wijze werd deze zekerheid der sterrekundige

wetenschap door een ontdekking bewezen, die in het midden van de

19de eeuw buitengewoon opzien wekte. In 1781 ontdekte de Engelsche

sterrekundige Herschel op de grens van den Stier en de Tweelingen

een nieuwe planeet, die als een voor het bloote oog amper zichtbaar

sterretje langs de ekliptika wandelt en een kring beschrijft, die

bijna 2 maal zoo groot is als die van Saturnus. Zij kreeg den naam

_Uranus_; haar gemiddelde afstand tot de zon is 19,2 maal zoo groot

als die der aarde en haar omloopstijd is 84 jaren. Haar baan was

spoedig uit de waarnemingen berekend -- zij was ook al vroeger in de

18de eeuw waargenomen, maar steeds voor een gewoon sterretje

gehouden -- en ook haar storingen door de aantrekking der andere

planeten werden nauwkeurig berekend. Maar in het begin van de 19de

eeuw bleek, dat zij niet zoo liep, als zij naar de berekening moest

loopen. Bij de sterrekundigen zette zich steeds meer het denkbeeld

vast, dat nog een onbekende kracht op haar moest werken, en het

vermoeden werd uitgesproken, dat er een nog verder verwijderde

planeet moest bestaan, die door haar aantrekking deze afwijkingen

veroorzaakte. Twee jonge wiskundigen, Le Verrier te Parijs en Adams

te Cambridge (in Engeland), gingen, zonder van elkaar te weten,

bijna tegelijk aan het werk om uit de afwijkingen bij Uranus af te

leiden, waar deze onbekende planeet zich bevond. Door aan te nemen,

dat zij nagenoeg tweemaal zoo ver als Uranus van de zon af moest

staan, gelukte het inderdaad haar plaats te berekenen, en op

aanwijzing van Le Verrier werd in 1846 in Berlijn de onbekende niet

ver van de berekende plaats, in den Waterman, inderdaad gevonden.

Het bleek weldra, dat deze planeet, die den naam _Neptunus_ kreeg,

aanmerkelijk dichter bij de zon rondloopt, dan aangenomen was; de

gemiddelde afstand tot de zon overtreft dien der aarde 30 maal en de

omloopstijd is 164 jaar. Men begrijpt licht, dat deze ontdekking een

buitengewonen indruk maakte; nooit te voren was de macht der

wetenschap aan het groote publiek zoo duidelijk voor oogen gevoerd,

als door de theoretische ontdekking van een onbekend hemellichaam,

en de onmiddellijke bevestiging door de waarneming. Natuurlijk

beteekende dat niet, zooals toen onder den indruk van de eerste

geestdrift wel gezegd werd, dat nu inderdaad de wet van Newton

afdoende bewezen was. Deze wet stond vóór de ontdekking van Neptunus

even vast als daarna; elke vooruitberekening van de plaats van een

planeet volgens de theorie en de latere bevestiging hiervan door de

waarneming levert evengoed een bewijs voor de juistheid van Newton's

theorie, als de ontdekking van Neptunus.

Le Verrier heeft vervolgens ook van de overige planeten alle

storingen nauwkeurig volgens de theorie berekend, en tegelijk uit

alle waarnemingen de werkelijke banen der planeten met de uiterste

zorgvuldigheid afgeleid. En in alle gevallen bleek een volkomen

overeenstemming tusschen de theorie en de praktijk te bestaan -- met

één uitzondering. De richting van de groote as van de Mercuriusbaan

draait iets (43 sekunden per eeuw, dus een graad in 8400 jaar)

sneller rond dan uit de aantrekking der andere planeten berekend

wordt. De oorzaak van deze afwijking, waarvoor allerlei verklaringen

bedacht zijn, is eerst onlangs, zooals hierna zal blijken,

opgehelderd.

De Wonderbouw der Wereld · 第 57 / 64 题