НАУКА О ВСЕЛЕННОЙ


Ученый сконструировал множе-С л е в а — маятник Ломоносова для ство астро-навигационных приборов:

измерения силы земного тяготения. морской жезл ДЛЯ определения ДОЛ-

С права — схема отражательного „ ^ ‘Аптттг

телескопа Ломоносова. готы5 Устройство, С ПОМОЩЬЮ кото

рого с палубы качающегося корабля

---------------------- можно вести точные астрономиче-

ские наблюдения; новые квадранты ^„ и секстанты — приборы, служащие

^---------- --штурманам кораблей для определе-

- * ~ ния углов возвышения небесных све

тил над горизонтом.

Геодезисты получили от Ломоносова разработанный им «новый способ очень точный и очень простой находить и описывать полуденную линию», то есть определять направление меридиана.

Ломоносов изобрел фотометрическую трубу — один из первых приборов для определения яркости небесных светил. Труба давала возможность сравнить их свет со светом Солнца. Прибор этот был, очевидно, построен и использован ученым; в его астрономических изысканиях оста

12

лась запись: «На Сатурне свет не меньше, как здесь был в затмение солнечное». Ломоносовым был сконструирован маятник, наблюдая за качаниями которого можно было находить силу земного тяготения в месте, где находится прибор.

В 1756 году Ломоносов построил «универсальный барометр». Предназначен он был, однако, не для того, чтобы отмечать изменения атмосферного давления, — прибор обнаруживал изменения силы земного тяготения.

Два запаянных шара — один маленький, другой большой — соединялись П-образной трубкой (изгибом вниз). Средняя часть трубки представляла собой капилляр. В большой шар была налита ртуть. Над ртутью в нем была пустота. Маленький же шар был наполнен воздухом. Если земное притяжение, рассуждал Ломоносов, изменило свою величину, то ртуть в шаре станет или легче, или тяжелее — следовательно, она ослабит или усилит давление на воздух в маленьком шаре. Конец ртутного столба в капилляре должен будет сместиться. Чем более площадь сечения шара превышает площадь сечения капилляра, тем чувствительнее прибор, тем большим смещением ртути в трубке он отзовется на изменение силы земного притяжения. Пользуясь своим прибором, Ломоносов предпринял наблюдения за изменением земной тяжести.

С универсальным барометром -связано одно любопытное происшествие. В 1940 году в Ленинграде состоялась конференция ученых, изучающих силу тяготения, — гравиметристов. На заседании было доложено о недавно изобретенном приборе для непосредственного измерения силы лунного притяжения. Участникам конференции были показаны чертежи прибора и объяснено его действие. Во время демонстрации чертежей попросил слова действительный член Академии наук УССР А. Я. Орлов; он сообщил, что этот прибор есть не что иное, как универсальный барометр Ломоносова, модель которого уже построена в Академии наук УССР.

Универсальный барометр , Ломоносова.

Русская астрономия, ранние годы развития которой связаны с именами Ломоносова и Эйлера, продолжала расти и крепнуть. В конце XVIII века было проведено много важных исследований, созданы новые обсерватории.

В русских обсерваториях разрабатывались весьма совершенные методы наблюдений. Ученик Эйлера, астроном Исленьев, предложил новый метод определения долготы, в основе которого лежало наблюдение за движением Луны относительно соседствующих с ней на небосводе звезд. Этот метод сразу же получил широчайшее распространение.

Русские астрономы С. Я- Румовский и П. Б. Иноходцев точно определили местоположение многих географических пунктов нашей Родины. Ф. И. Шуберт составил важные астрономические таблицы и выпустил капитальные труды по теоретической астрономии.

В конце XVIII века замечательные научные работы были проведены петербургским астрономом Андреем Ивановичем Лекселем.

Известно, что 13 марта 1781 года английский астроном Гершель заметил на небе какое-то зеленоватое светило. В своем докладе Королевскому обществу Гершель писал о том, что им открыта какая-то странная комета, лишенная хвоста.

13

Проанализировав наблюдения, сделанные над неизвестным светилом, астроном А. И. Лексель в 1782 году вычислил его орбиту. Орбита получилась почти круговая, совсем не похожая на вытянутые эллипсы, по которым мчатся кометы. Строгими расчетами петербургский астроном доказал, что открытое светило не комета, а планета, находящаяся за планетой Сатурн. Это был Уран.

Так с карандашом в руках Лексель обнаружил еще одного из членов семейства Солнца.

Продолжая работу над вычислением орбиты новой планеты, Лексель обнаружил непонятное явление. Уран вел себя странно. Он как бы не подчинялся закону всемирного тяготения. Несмотря на то, что при вычислении орбиты Урана Лексель тщательнейшим образом учел воздействие на планету притяжения не только Солнца, но и соседних планет-гигантов в семействе Солнца — Сатурна и Юпитера, Уран нарушал все расчеты! Он то и дело уклонился от того пути, по которому должен был следовать. Отклонения в движении Урана казались необъяснимыми. Но Лексель не оставил своих исследований. Он был убежден во всеобщности закона тяготения. Закон нарушаться не может. Если и создается впечатление, что закон нарушается, это означает только одно: неверны вычисления или что-то не учтено исследованиями.

За Ураном находится еще какая-то неизвестная нам планета, к такому выводу пришел Лексель. Под действием ее притяжения Уран отклоняется с предвычисленного пути.

Лексель был убежден в правильности своей догадки. О правомерности смелого предположения свидетельствовал и анализ орбит комет. Пролетая через окраинные области солнечной системы, лежащие за Ураном, кометы подчас сворачивали с предвычисленной орбиты.

Много десятилетий поиски оставались тщетными. Трудно было заметить далекую неизвестную планету среди мириадов звезд, рассеянных по небосводу, — ведь и сама она должна была казаться с Земли слабенькой, неяркой звездочкой.

И вот на помощь наблюдениям снова пришла теория.

Молодой французский ученый Леверье и независимо от него англичанин Адамс, исходя из данных наблюдений за движениями Урана, математическими расчетами доказали, что за этой планетой должна находиться другая, неизвестная. В августе 1846 года Леверье закончил вычисления орбиты заурановой планеты. А через несколько дней берлинский астроном Галле, получивший письмо от Леверье, нашел новую планету (ее назвали Нептуном) в том участке неба, на который указало перо математика!

Открытие Нептуна было великим торжеством науки. Фридрих Энгельс писал: «Солнечная система Коперника в течение трехсот лет оставалась гипотезой, в высшей степени вероятной, но все-таки гипотезой. Когда же Леверье, на основании данных этой системы, не только доказал, что должна существовать еще одна, неизвестная до тех пор, планета, но и определил посредством вычисления место, занимаемое ею в небесном пространстве, и когда после этого Галле действительно нашел эту планету, система Коперника была доказана».

Вспоминая об открытии Нептуна — этом дерзновении науки, мы по справедливости должны назвать и имя петербургского астронома Лек-селя. Он начал тот путь, который привел к открытию новой планеты.

Этот путь был завершен трудом французского и английского ученых.

14

Конец XVIII века ознаменовался созданием новой важной области науки о вселенной — метеоритики.

Камни, падающие с неба! В те времена многие ученые при этих словах лишь пожимали плечами. Известия о падении камней с неба, — а таких известий было немало и в летописях, и в преданиях, и в рассказах очевидцев, — они считали досужими выдумками суеверных людей.

Находки метеоритов не могли поколебать этих ученых. Они говорили, что это обычные камни земного происхождения, только оцаленные ударами молнии.

Отрицая возможность падения камней с неба, некоторые из ученых исходили, казалось бы, из лучших побуждений: ведь падение метеоритов использовало духовенство всех религий в целях поддержания суеверного страха у своей паствы. Эти падения объяснялись как «небесные знамения», как «божья кара».

Однако ученые,- не желавшие научно рассмотреть вопрос о метеоритах, поступали недальновидно. Ведь изучение метеоритов — пока что единственная возможность прикоснуться к внеземным мирам. Отказываясь от научного объяснения небесных явлений, они тем самым играли на руку духовенству, распространявшему суеверия.

Иначе посмотрел .на этот вопрос ученый Э. Ф. Хладный, работавший в конце XVIII века в России. Он тщательно изучил огромный метеорит, привезенный в 1772 году в Петербург академиком П. С. Палласом из Сибири, так называемое Палласово железо. Метеорит был найден в 1749 году кузнецом Медведевым, слышавшим от местных жителей, что эта железная глыба когда-то упала с неба.

Исследовав структуру и состав Палласова железа, Хладный получил неопровержимое доказательство того, что оно не может быть земного происхождения. Результаты своих исследований он изложил в книге, вышедшей в 1794 году в Риге.

В этой книге содержались убедительные доказательства космического происхождения и многих других железных и каменных глыб, найденных в других странах. Хладный показал, что между неоднократно наблюдавшимися явлениями огненных шаров на небе и странными камнями существует прямая связь. Эти камни — из межпланетного пространства, утверждал Хладный.

Книгу Хладного, которой он заложил основы науки о метеоритах, некоторые ученые встретили нескрываемыми насмешками. Духовенство также ополчилось на Хладного. Ведь его учение подрывало сверхъестественные представления о мире.

Но русские ученые высоко оценили труд своего сотоварища. После выхода книги Хладного ее автор был избран членом-корреспондентом Петербургской Академии наук. А в это время из некоторых музеев выбрасывали на свалку имевшиеся там метеориты. Ученые боялись, как бы их не заподозрили в невежестве за то, что они хранят у себя такой «хлам».

Будущее показало, кто был прав.

Через несколько лет после выхода в свет книги Хладного, в 1803 году, возле французского городка Легль выпал каменный дождь. Это был такой аргумент в пользу утверждений Хладного, что спорить больше уже

было невозможно. Ученый мир был вынужден признать внеземное происхождение метеоритов.

Труд Хладного был предан забвению, и честь доказательства космической природы метеоритов досталась одному только знаменитому французскому физику Био, исследовавшему каменный дождь у Легля.

Даже после этого дождя многие ученые медлили с признанием космического происхождения метеоритов.

Ценный вклад в метеоритику внес в 1804 году академик Ловиц: он первым применил для исследования метеоритов петрографический метод, которым ранее пользовались при изучении земных пород.

В развитии науки о небесных камнях важное значение имели книга харьковского профессора Афанасия Стойковича «О воздушных камнях и их происхождении», вышедшая в 1807 году, и сочинение химика Ивана Мухина «О чудесных дождях и о ниспадающих из воздуха камнях (аэролитах)», напечатанная в 1819 году. Многие отечественные ученые занялись исследованием метеоритов. В Академии наук стали создавать метеоритную коллекцию. Уже в 1811 году в ней насчитывалось семь метеоритов.

❖ * ❖

Замечательными открытиями прославил, русскую науку астроном первой половины XIX века Василий Яковлевич Струве (1793—1864). Создатель многих замечательных приборов, автор новых методов астрономических измерений, Струве, обобщив опыт своих предшественников в этой области: Ломоносова, Эйлера и их учеников Исленьева, Румов-ского, Иноходцева, открыл своими трудами эру точной астрономии.

Струве основал знаменитую Пулковскую обсерваторию, прославившуюся на весь мир сделанными в ее стенах исследованиями.

План работы обсерватории, разработанный русским ученым, и сейчас поражает обширностью и глубиной. План предусматривал чисто астрономические наблюдения: определение положения звезд и планет, измерение аберрации и т. д.

Оговорены были и геодезические наблюдения, а также необходимость постоянного и Тщательного исследования самих приборов наблюдения: телескопов, хронометров, уровней и т. д. Много десятилетий успешно работала обсерватория по этому плану.

Деятельность Пулковской обсерватории вызывала восхищение ученых всего мира. Пулково стали называть «астрономической столицей мира». Директор Гринвичской обсерватории Эри писал: «Я ничуть не сомневаюсь в том, что одно пулковское наблюдение стоит по меньшей

16

мере двух сделанных где бы то ни было в другом месте». В 1848 году французский физик Био, рассказывая о Пулковской обсерватории, говорил, что «Россия имеет научный памятник, выше 'которого нет на свете».

Точные астрономические методы, созданные Струве, не являлись для него самоцелью. Струве не был ограниченным регистратором звезд. Занести на карту еще одну звезду, уточнить положение еще одного небесного тела — не в этом он видел свою задачу. Наблюдения давали ему материал для выдающихся обобщений, для создания новых глав астрономии.

В 1837 году Струве сумел измерить годичный параллакс звезды — угол, под которым со звезды виден радиус земной орбиты.

В своих исследованиях Струве пользовался методом, предложенным великим итальянским ученым- Галилеем. Галилей рассуждал так. Раз Земля движется по орбите, то открывающаяся наблюдателю картина звездного неба должна меняться. Более близкие к нам звезды должны как бы перемещаться на фоне звезд, находящихся от нас на более далеком расстоянии, подобно тому как деревья, растущие неподалеку от реки, для плывущего по реке на лодке кажутся перемещающимися на фоне домов далеких деревень. Если уловить, замерить смещение во взаимном расположении каких-либо звезд на небосводе в моменты, когда Земля находится сначала на одном, потом на прямо противоположном конце поперечника своей орбиты, рассуждал Галилей, то можно будет вычислить параллакс более близкой звезды.

Много раз пробовали астрономы обнаружить смещение звезд, но добиться успеха не могли. Да это и понятно. Измерение годичных параллаксов звезд и для современной техники астрономических исследований — дело не простое. Звезды необычайно далеки от Земли. По сравнению с расстоянием до них ничтожно мал даже радиус земной орбиты. Ничтожно малы и углы, под которыми виден он со звезд. Параллакс даже ближайших звезд и то измеряется лишь долями секунды. А ведь и целая секунда — угол чрезвычайно малый. Чтобы поперечник гривенника стал нам виден под углом в одну секунду, монету надо рассматривать с расстояния в три с лишком километра. Неуловимо малы и смещения во взаимном расположении звезд при наблюдении их с разных мест земной орбиты.

Пулковская обсерватория

2 Рассказы

Годичный параллакс звезды — угол, под которым с этой звезды виден радиус земной орбиты.

Двойная звезда — это два светила, обращающиеся* вокруг общего центра.

Неудачи, в течение трехсот лет преследовавшие астрономов, пытавшихся измерить годичные параллаксы звезд, радовали противников учения Коперника: раз смещения звезд не наблюдаются, говорили они, значит Земля неподвижна.

Однако неизменные разочарования, постигавшие его предшественников, не отпугнули Струве. Он смело взялся за труднейшую задачу. Ученый решил измерить параллакс одной из ярчайших звезд северного неба — Веги, главной звезды созвездия Лиры.

Раз звезда Вега кажется столь яркой, рассуждал ученый, то она, очевидно, находится на сравнительно близком расстоянии от нас. Опорной точкой в своих исследованиях он выбрал слабенькую, а значит, по-видимому, очень далекую звездочку по соседству с Вегой. Три года затратил Струве на наблюдение за взаимным расположением Веги и соседней звездочки. Создатель точных астрономических методов сумел уловить смещение этих звезд относительно друг друга. Параллакс Веги был измерен.

Русский астроном сторицей был вознагражден за свой труд. Найдя параллакс Веги, он определил тем самым угол при скрывающейся в небесных далях вершине гигантского треугольника, образованного Солнцем, Землей и звездой Вегой. Величина радиуса земной орбиты — основания этого треугольника — была уже давно известна. Теперь был найден параллакс Веги. Стало доступным с помощью простых математических вычислений определить величину длинных сторон треугольника. Вычислить расстояние до звезды! Словно чудесным лотом коснулся Струве миров в глубине вселенной. Результат его измерения показал, насколько удалены от земли звезды, каков масштаб вселенной. Обнаружив изменения в картине звездного неба при наблюдении его в разные времена года, Струве получил сильнейшее подтверждение учения Коперника о движении Земли вокруг Солнца, вырвал из рук противников этого учения аргумент, которым они столько лет пользовались. Измерение, сделанное русским ученым, было великой победой астрономии.

Мировую славу завоевали и классические работы Струве, посвященные исследованию двойных звезд.

Двойная звезда — это как бы содружество двух светил. Неразлучно связанные силами тяготения, кружатся они вокруг лежащего между ними их общего центра тяжести.

Отыскать двойную звезду — дело нелегкое. Невооружённому глазу все двойные звезды кажутся обычными, одиночными звездами. Даже сильнейшие телескопы не могут иногда показать, двойные ли это звезды. Часто их приходится разгадывать только по косвенным признакам. Например, некоторые двойные звезды выдает периодическое изменение их яркости: орбиты зв*ездной пары расположены по отношению к наблюдателю так, что звезды, вращаясь, попеременно заслоняют друг друга.

И наоборот, существует немало звезд, только кажущихся двойными. Наблюдая такие звезды, астроном видит на небе две тесно сближенные звезды. Но близость их обманчива. Эти звезды лишь видны приблизительно в одном направлении, но на самом деле находятся на огромном расстоянии одна от другой.

Нужно было быть таким проницательным и неутомимым следопытом вселенной, как Струве, чтобы в то время, при слабой еще технике наблюдения, суметь найти в глубинах неба многие двойные звезды. Ве

ликий астроном обнаружил более трех тысяч двойных звезд. Струве тщательно исследовал их, определял расстояние между звездами, их взаимоположение, орбиты звезд. Изучение многих из двойных звезд, начатое В. Струве, было продолжено его сыном, астрономом О. Струве. Периоды обращения звезд в целом ряде звездных пар исчисляются многими десятилетиями, и человеческой жизни мало, чтобы проследить их орбиты.



Истории, рассказы о русской науке и технике, Болховиттинов В. 1957