Ломоносов сделал открытие что есть атмосфера на планете
Как М.В. Ломоносов открыл атмосферу Венеры
Венера — ближайшая соседка Земли по Солнечной системе. На ночном небосклоне она выглядит яркой звездой, которая загорается одной из первых. Как и наша планета, Венера обращается вокруг Солнца, но расположена от него на меньшем расстоянии. От земного шара ее отделяет всего 0,28 астрономической единицы (около 41 млн. км), что по космическим меркам считается небольшим расстоянием. Поэтому время от времени можно наблюдать прохождение Венеры в космическом пространстве между Землей и Солнцем. При этом невооруженным глазом можно наблюдать два диска: большой солнечный и малый венерианский.
Орбита Венеры имеет форму круга, что нетипично для планет Солнечной системы — большинство из них имеют эллипсоидную орбиту. Кроме того, Венера вращается по часовой стрелке, что тоже нехарактерно для других планет (кроме Урана). Из-за этих особенностей на Венере отсутствуют времена года, там всегда пасмурно. Вопросом о том, существует ли на Венере атмосфера, астрономы задавались давно.
В 1761 г. они вычислили, что планета Венера должна будет миновать солнечный диск, т.е. на короткое время займет положение между Землей и Солнцем. Разумеется, это событие заинтересовало М.В. Ломоносова и его помощников, в числе которых были Степан Румовский (ученик известного математика Леонарда Эйлера) и Никита Панин (наблюдатель от Академии наук).
Сам Ломоносов принял непосредственное участие в изучении уникального астрономического явления. 6 июня (26 мая) 1761 г. он сделал наиболее успешные астрономические наблюдения, воспользовавшись для этой цели обыкновенной подзорной трубой с закопченным стеклом. Обо всем увиденном он делал подробные записи в дневнике.
Десятки опытных астрономов в разных странах наблюдали редкое явление природы, но ни один из них не заметил того, что открылось российскому ученому.
М.В. Ломоносов увидел, что в момент, когда Венера приблизилась к солнечному диску, вокруг нее образовался чуть различимый светящийся ободок, а ее диск как бы затуманился. То же самое (только более отчетливо) он наблюдал, когда Венера уходила с солнечного диска. О самом моменте открытия он записал в дневнике так: «. Ожидая вступления Венерина на Солнце. увидел, наконец, что солнечный край чаемого вступления стал неявственен несколько будто стушеван, а прежде был весьма чист и везде равен. При выступлении Венеры из Солнца, когда передний ее край стал приближаться к солнечному краю. появился на краю Солнца пупырь, который тем явственнее учинился, чем ближе Венера к выступлению приходила. Сие не что иное показывает, как преломление лучей солнечных в Венериной атмосфере. ».
Вероятно, ученый давно вынашивал это открытие. Он значительно опередил европейцев: только через 30 лет немец И. Шретер и англичанин У. Гершель смогли вторично обнаружить атмосферу Венеры. Они пользовались более совершенными оптическими приборами, в которых М.В. Ломоносов не испытывал нужды, поскольку знал результат заранее.
Благодаря современным автоматическим аппаратам ученые смогли еще раз убедиться в наличии воздушной оболочки у Венеры. Планета обладает очень плотной атмосферой, которая на 97% состоит из углекислого газа (С02). Из-за мощного парникового эффекта температура на поверхности Венеры достигает 500 С. Оранжево-желтые облака Венеры очень сухи. Дождя как такового там не бывает, зато молнии и гром будоражат раскаленную планету. Такие условия не позволяют надеяться на зарождение жизни (пусть даже в примитивной форме) на Венере. Но это нисколько не умаляет значения открытия, сделанного М.В. Ломоносовым задолго до наступления эпохи научно-технической революции.
«Тонкое, как волос, сияние» Венеры: как обнаружили атмосферу второй планеты
Прохождение Венеры по диску Солнца
Jan Herold/Wikimedia Commons
Какой транзит до XVII века не поддавался ученым, почему Ломоносов даже без «густо копченого стекла» смог увидеть «знатную атмосферу» и как его проверяли в XXI веке, рассказываем в рубрике «История науки».
6 июня (по новому стилю) 1761 года несколько десятков астрономов в разных частях земного шара наблюдали редкое, хотя и уже тогда предсказуемое явление — прохождение Венеры по диску Солнца. Оно было одним из первых (после 1639 года), дату и время которого заранее рассчитали и потому могли подготовиться к наблюдению. Этим и занялся Михаил Ломоносов, на тот момент уже известный 50-летний ученый, основатель Московского университета.
Иеремия Хоррокс впервые наблюдает за прохождением Венеры в 1639 году, картина Уильяма Лавендера, 1903 год
William Richard Lavender/Wikimedia Commons
В чем же ценность таких событий для ученых XVII века? До космических полетов, спутников и Гагарина оставалось еще долго, но астрономам уже хотелось узнать, насколько велика наша Солнечная система, как далеко от нас Солнце. Прохождения Венеры позволяли оценить расстояние до светила с помощью относительно несложных расчетов.
Весной 1761 года Ломоносов обратился в Сенат с просьбой снарядить экспедиции в Сибирь: в Иркутск и Селенгинск, чтобы можно было сравнить результаты наблюдений в европейской и азиатской частях России. Руководить экспедициями назначили учившегося вместе с Ломоносовым Никиту Попова и Степана Румовского. И хотя не все прошло гладко (Румовский обвинял Попова в неаккуратности во время наблюдений и сомневался в его результатах), сделанные во время экспедиций наблюдения позволили довольно точно рассчитать расстояние до Солнца.
§ 1. Картина Вселенной по Ломоносову. Открытие атмосферы Венеры
Открылась бездна — звезд полна.
Звездам числа нет, бездне — дна.
Важный вклад в формирование астрономической картины мира внес в середине XVIII в. первый русский ученый-энциклопедист М.В. Ломоносов (1711—1765). Естественнонаучные исследования. Ломоносова охватывают огромный круг вопросов — от проблемы строения вещества до задач техники. Надежной опорой в этих изысканиях служило его материалистическое понимание окружающего мира, твердая убежденность в единстве основных законов природы и в познаваемости этих законов, умение увидеть связь, казалось бы, далеких друг от друга явлений и сочетать экспериментальные исследования и наблюдения с глубоким теоретическим анализом и осмыслением проблем.
Особая заслуга Ломоносова заключается в том, что он четко сформулировал и неустанно пропагандировал в качестве основного принципа природы закон сохранения материи и движения. Несмотря на то что общая идея сохранения материи была высказана уже в глубокой древности, утверждение этого закона как универсального, достоверного принципа природы в наше время (с конца XVI в.) заняло не одно столетие.
К небесным явлениям интерес у Ломоносова проявился еще в детстве при наблюдении величественных картин полярных сияний. Необычайная широта интересов и умение анализировать явления в их взаимосвязи привели его к ряду важных выводов изобретений, открытий и в области астрономии. Обогнав свое время на столетие, он в числе немногих современников обратился к решению вопросов о физической природе небесных тел, исходя из убеждения в единстве ее у них и у Земли. Ломоносов, как и ряд других молодых петербургских ученых того времени (включая будущего великого математика Л. Эйлера), входил в круг исследователей, которые в значительной степени под влиянием работавшего в Петербургской академии наук французского астронома Ж.-Н. Делиля (1688—1768) начали первые исследования астрофизического направления.
Ломоносов высказал ряд правильных идей астрофизического характера и в ходе своих физических исследований, например об электрической природе полярных сияний. Свои представления об атмосферном электричестве он распространил на природу свечения кометных хвостов. При всей примитивности формы его гипотезы она перекликается с современными теориями образования и свечения плазменных составляющих кометных хвостов в результате взаимодействия газово-плазменной головы кометы и потоков, «солнечного ветра».
И в наше время поражают глубиной научной интуиции красочные стихотворные строки, в которых Ломоносов изложил защищавшиеся им представления о физической природе Солнца. Смелым взором поэта и ученого он видел там
«. горящий вечно Океан.
Там огненны валы стремятся и не находят берегов;
Там вихри пламенны крутятся, борющись множество веков. »
Эта картина была несравненно богаче и ближе к действительности, чем представление о твердой раскаленной поверхности Солнца.
Со свойственной ему широтой подхода к решению научных проблем Ломоносов связывал прикладную задачу поиска полезных ископаемых с глобальной научной проблемой строения Земли как планеты. На фоне общепринятых в то время воззрений о неизменности окружающего мира особенно смело звучали еще очень редкие тогда голоса, защищавшие идею постепенного изменения, эволюции Земли. Исходя из атеистической картины мира, Ломоносов стремился проникнуть мысленным взором в глубины земных недр, проследить скрытые процессы горообразования, рождения минеральных полезных ископаемых как следствия геологической эволюции Земли.
Идея эволюции Земли у Ломоносова тесно переплетается с идеей эволюции Вселенной. В качестве аргументов в пользу изменяемости Земли он приводит астрономические факты и аналогии, указывая, что даже «главные, величайшие тела мира, планеты и самые. звезды изменяются, теряются в небе, показываются вновь».
Одна из важных и наиболее общих идей астрономического мировоззрения — идея множественности обитаемых миров — получила первое определенное обоснование после открытия Ломоносовым атмосферы на планете Венера. По своему философскому значению это открытие сходно с обнаружением земноподобного рельефа поверхности Луны Галилеем. Свое открытие Ломоносов сделал 24 июня 1761 г. во время прохождения Венеры по диску Солнца. В ожидании редкого явления множество телескопов было направлено на солнечный диск. Надо было уловить моменты контактов диска планеты и Солнца. Это позволяло, как надеялись, существенно уточнить расстояние Земли от Солнца, т. е. астрономическую единицу (метод был предложен в свое время Галлеем). При вхождении Венеры на диск Солнца Ломоносов отметил легкое затуманивание солнечного края; когда же планета подходила к другому краю диска, на нем сначала возникла выпуклость («пузырь»), а затем она исчезла, и край диска оказался как бы срезанным.
Немало астрономов отметили тогда те же явления, но Ломоносов первым правильно объяснил их, так как с самого начала его наблюдения прохождения Венеры имели не астрометрическую, а астрофизическую направленность. По его словам, он наблюдал, «любопытствуя. более для физических примечаний». «По сим примечаниям, — писал он, — планета Венера окружена знатной воздушной атмосферой, таковой (лишь бы не большею), каковая обливается около нашего шара земного». Такое объяснение вскоре стало общепринятым.
Ломоносов. Наука и творчество
На планете Венера есть атмосфера!
На планете Венера есть атмосфера!
Труды и заслуги нашего великого соотечественника в различных областях знания чрезвычайно велики и многообразны. Здесь мы отметим лишь значение Ломоносова как крупнейшего русского астронома той эпохи.
Ломоносов обогатил русскую астрономию открытиями величайшей ценности. Он проявил себя гениальным провидцем многих будущих астрономических открытий и был деятельным пропагандистом коперниканского мировоззрения. Будучи горячим сторонником учения о многочисленности обитаемых миров, Ломоносов писал:
Уста премудрых нам гласят,
Там разных множество светов,
Несчетны солнца там горят,
Народы там и круг веков.
В период пребывания в Марбурге у Христиана Вольфа Ломоносов познакомился с трудами Ньютона. В Марбурге он слушал лекции Вольфа по многим наукам, в том числе и по астрономии. После возвращения на родину Ломоносов, по просьбе Делиля, при просмотре русских летописей обращал специальное внимание на все записи астрономических явлений. Сам он писал однажды, что серьезно занялся астрономией в 30-летнем возрасте, т. е. как раз с 1741 г.
Некоторый материал для суждения о том, что Ломоносов мог изучать в области астрономии, дает список книг его библиотеки, опубликованный А. Будиловичем в 1871 г. Здесь мы найдём все современные ему крупные астрономические сочинения, как, например: «Fundamenta Astronomiae» Лакайля, «Tractatus relaxione motus planetarium» Эйлера, «Principia» Ньютона, «Cometographia» Гевелия, «Uranographia Britannica» (атлас в 50 картах, на котором Ломоносов особо пометил: «очень хороша») и много других астрономических сочинений того времени.
системы мира. К началу XVIII в. значительного развития достигла техника астрономических наблюдений, вначале с помощью длиннофокусных труб, а в дальнейшем с ахроматическими рефракторами.
В 1761 г., перед прохождением Венеры по диску Солнца, иностранные академии в ответ на свои запросы получили от Шумахера обещание помочь их экспедициям, но так как сама Академия якобы не располагает астрономами, то на помощь русских ученых нельзя рассчитывать. Ломоносов, возмущенный этим, поднял вопрос об организации русских экспедиций для наблюдения этого редкого астрономического явления. Петербургская Академия решила направить три экспедиции в Сибирь: две возглавили русские астрономы С. Я. Румовский и Н. И. Попов, во главе третьей стоял французский астроном Шапп Д’Отерош. Кроме того, предполагалось провести наблюдения в самом Петербурге, на Академической обсерватории. Сибирские экспедиции постигла неудача из-за неблагоприятной погоды, о чем Румовский написал Ломоносову из Селенгинска: «Ежели бы 26 день майя был ясный и мне бы удалось сделать надежное примечание над Венерою, то я бы без всякого сомнения остался в здешнем наихудшем всей Сибири городе до того бы времени, пока определил аккуратно длину сего места. Но мое наблюдение того не стоит» (последние слова были подчеркнуты рукою Ломоносова). Наблюдения в Петербурге были осложнены вследствие скандала, возникшего по инициативе Тауберта, между академиком Эпинусом и академическими «обсерваторами» А. Д. Красильниковым и Н. Г. Кургановым.
Особый интерес русских и иностранных астрономов к прохождению Венеры по диску Солнца 26 мая 1761 г. был связан с новым методом определения солнечного параллакса (расстояния до Солнца), предложенным в 1691 г. английским астрономом Эдмондом Галлеем. Для этого метода было необходимо в нескольких достаточно удаленных друг от друга местах Земли с максимальной точностью определить промежуток времени от момента вступления Венеры на диск Солнца до последнего касания. Во время этого прохождения Венеры по диску Солнца наблюдения проводили более 100 астрономов в 40 с лишним пунктах. Это было первое крупное международное астрономическое начинание.
Неудовлетворенный предвычислениями, которые были опубликованы в «Сочинениях и переводах, к пользе и увеселению служащих» в статье Эпинуса «Известия о наступающем прохождении Венеры между Солнцем и Землей», Ломоносов выступил на заседании Конференции с возражениями, отмечая «погрешности» работы Эпинуса. Позднее он сам предпринял вычисления и составил «Показание пути Венерина по солнечной плоскости каким образом покажется наблюдателям и смотрителям в разных частях света майя 26 дня 1761 года». Ломоносов предполагал сам определить моменты начала и окончания явления для долготы Санкт-Петербурга, Парижа, Лондона, Берлина, Иркутска, Нерчинска, Пекина и еще пяти мест. По какой-то причине эта работа не была опубликована при жизни Ломоносова.
Вследствие плохой погоды наблюдения обеих экспедиций не удались. В Петербурге явление началось после 4 ч. утра и окончилось после 10 ч. А. Д. Красильников и Н. Г. Курганов наблюдали на обсерватории, М. В. Ломоносов наблюдал у себя дома. Он «намерился только примечать начало и конец явления и на то употребить всю силу глаза; а в протчее время прохождения дать ему отдохновение».
«любопытствовал у себя больше для физических примечаний, употребив зрительную трубу о двух стеклах длиною в 4 1/2 фута». Может быть, именно это обстоятельство (то, что Ломоносов был настроен на «примечание» и осмысление прежде всего физических характеристик явления) помогло ему сделать вывод, который не пришел в голову ни одному из многих западноевропейских астрономов, увидевших то же самое, что и он.
На следующий же день (27 мая) Ломоносов начал писать статью «Явление Венеры на Солнце, наблюденное в Санктпетербургской императорской Академии наук майя 26 дня 1761 года», в которой, помимо собственных наблюдений, использовал журнал наблюдений А. Д. Красильникова и Н. Г. Курганова.
«Ожидая вступления Венерина на солнце около сорока минут после предписанного в ефемеридах времени, увидел наконец, что солнечной край чаемого вступления стал неявственен и несколько будто стушован, а прежде был весьма чист и везде равен. » и дальше: «При выступлении Венеры из солнца, когда передней ее край стал приближаться к солнечному краю и был около десятой доли Венерина диаметра, тогда появился на краю солнца пупырь (см. рисунок ниже), который тем явственнее учинился, чем ближе Венера к выступлению приходила (см. fig. 3 и 4). LS значит край солнца; mm выпуклистое перед Венерою солнце. Вскоре оной пупырь потерялся, и Венера показалась вдруг без края (см. fig. 5); пп отрезок, хотя весьма малой, однако явственной. Полное выхождение, или последнее прикосновение Венеры заднего края к солнцу при самом выходе, было также с некоторым отрывом и с неясностью солнечного края».
Объяснить такую картину, по мысли Ломоносова, можно только тем, что «планета Венера окружена знатною атмосферою, таковою (лишь бы не большею), какова обливается около нашего шара земного», ибо, продолжал он, «сие не что иное показывает, как преломление лучей солнечных в Венериной атмосфере». Идея Ломоносова была настолько неожиданной, что европейские астрономы и физики оказались в состоянии воспринять ее лишь в 90-е годы XVIII века, спустя тридцать лет, да и то в изложении англичанина У. Гершеля или немца Шретера, которые пришли к аналогичному выводу, наблюдая «удлинение рогов» серпа Венеры.
«явления Ломоносова». Это результат преломления (рефракции) солнечных лучей в верхних слоях атмосферы Венеры.
Открытие атмосферы на Венере имело большое значение для защитников позиции коперниканства в России.
«Фортуну вижу я в тебе или Венеру…»
19 ноября 2011 г. вся Россия праздновала 300-летие со дня рождения Михаила Васильевича Ломоносова (1711–1765) – нашего первого великого русского ученого. Хорошо известно, что А. С. Пушкин назвал его «первым нашим университетом» за широкий охват наук и искусств, в которых Ломоносов или существенно продвинул тогдашнее понимание, или выступал как первопроходец. Не раз выводы его были настолько глубокими, что ставили в тупик и современников, и потомков (до нас включительно).
Одно из самых замечательных среди множества его научных достижений – открытие атмосферы Венеры во время ее прохождения по диску Солнца в 1761 г.
Уста премудрых нам гласят:
Там разных множество светов;
Несчетны солнца там горят,
Народы там и круг веков:
Для общей славы божества
Там равна сила естества.
М. В. Ломоносов
История открытия Ломоносовым атмосферы Венеры довольно широко известна и неоднократно описана, но многие ее детали не ясны и сегодня. Концепция, которой следовал Ломоносов (это была идея о множественности обитаемых миров), уже в его время существовала более 200 лет; она логически вытекала из системы Коперника, за приверженность ей в 1600 году сожгли на костре Джордано Бруно. Логика Ломоносова была проста: если обнаружится хотя бы одна планета, у которой есть атмосфера, подобная земной, значит, теория имеет право на существование.
«Тогда появился на краю Солнца пупырь…»
26 мая (ст. ст.) 1761 г. был просто уникальный день – Венера должна была пройти между Землей и Солнцем и выглядеть для наблюдателя с Земли темным кружком на фоне Солнца. Ломоносов был единственным, кто понял, что если у Венеры есть атмосфера, то она должна преломлять солнечные лучи, в результате чего вокруг темного диска планеты появится свечение (нимб). Увидеть его можно будет только в первые моменты прохождения планеты, на фоне черного неба. В ожидании этого дня Ломоносов готовился к проверке своей теории: закупал телескопы, планировал экспедиции, определил время прохождения Венеры для многих городов России. Что же он увидел? В его отчете говорится (приводится в сокращении, квадратные скобки и нумерация наши): «. господин коллежский советник и профессор Ломоносов любопытствовал у себя больше для физических примечаний, употребив зрительную трубу о двух стеклах длиною в 4½ фута. К ней присовокуплено было весьма не густо копченое стекло, ибо он намерился только примечать начало и конец явления и на то употребить всю силу глаза, а в прочее время прохождения дать ему отдохновение. Ожидая вступления Венерина на Солнце [. ] увидел наконец, что солнечный край чаемого вступления стал неявственен и несколько будто стушеван, а прежде был весьма чист и везде равен [эффект 1] (смотри B, фигура 1) [. ] После с прилежанием смотрел вступления другого Венерина заднего края, который, как казалось, еще не дошел, и оставался маленький отрезок за Солнцем; однако вдруг показалось между вступающим Венериным задним и солнечным краем разделяющее их тонкое, как волос, сияние, так что от первого до другого времени не было больше одной секунды [эффект 2] [. ] При выступлении Венеры из Солнца, когда передний ее край стал приближаться к солнечному краю и был (как просто глазом видеть можно) около десятой доли Венерина диаметра, тогда появился на краю Солнца пупырь (смотри A, фиг. 1), который тем явственнее учинился, чем ближе Венера к выступлению приходила (смотри фиг. 3 и 4). LS значит край Солнца, mm – выпуклистое перед Венерою Солнце [эффект 3]. Вскоре оный пупырь потерялся, и Венера показалась вдруг без края (смотри фигуру 5); nn – отрезок, хотя весьма малый, однако явственный. Полное вырождение, или последнее прикосновение Венеры заднего края к Солнцу при самом выходе было также с некоторым отрывом и с неясностию солнечного края [эффект 4] […]
По сим примечаниям господин советник Ломоносов рассуждает, что планета Венера окружена знатною воздушною атмосферою, таковою (лишь бы не большею), какова обливается около нашего шара земного. Ибо, во-первых, перед самым вступлением Венеры на солнечную поверхность потеряние ясности в чистом солнечном крае B значит, как видится, вступление Венериной атмосферы в край солнечный [эффект 1]. При выходе Венеры прикосновение ее переднего края произвело выпуклость [эффект 3]. Сие не что иное показывает, как преломление лучей солнечных в Венериной атмосфере. » (Ломоносов М. В. Полн. собр.соч., т. 4, с. 367—368).
Не всем, наверное, понятен один нюанс: на Солнце смотреть невооруженным глазом нельзя (особенно в телескоп), и для защиты зрения применяют темные ослабляющие в 100 000 раз фильтры. Ломоносов же использовал существенно более слабый фильтр – «не густо копченое стекло», только для того, чтобы иметь хоть какую-то надежду увидеть свет, преломленный от тонкой атмосферы, если он будет слаб. Он вполне мог потерять зрение и выжечь сетчатку глаза, но сознательно пошел на это!
Дальше события происходили очень быстро: 28 июня 1761 г. Ломоносов сделал официальный доклад в Академии наук о своем открытии, а уже 4 июля сдан в печать и 17 июля вышел в свет в 250 экземплярах труд Ломоносова на русском языке «Явление Венеры на Солнце Наблюденное в Санктпетербургской Императорской Академии наук маия 26 дня 1761 года», где все разложено по полочкам. Поучительно дополнение к этому сочинению, в котором великий ученый рассказывает, почему его открытие важно, рассуждает о возможности жизни на Венере или других планетах, о том, что это не противоречит Библии, и о том, что вопрос, христиане ли венерианцы, ставить рано. Уже в августе 1761 г. пионерный труд был переведен на немецкий язык: «Erscheinung der Venus vor der Sonne beobachtet bey der Kayserlichen Academie der Wissenschafften in St. Petersburg, den 26 May 1761. Aus dem Ruischen bersezt» (St.Petersburg, 1761) – и 20 экземпляров было отправлено зарубежным ученым.
Возвращаясь к вопросу о возможности жизни на Венере, поставленному в начале статьи, отметим: несмотря на рассуждения и предположения Ломоносова, до самого последнего времени все-таки считалось, что жизни там нет. Но в январе 2012 г. профессор Л. Ксанфомалити из Института космических исследований РАН (Москва) опубликовал статью, в которой осторожно предполагает возможность существования живых форм на Венере – к таким выводам он пришел, проведя детальный анализ множества фотографий, сделанных стациями «Венера» в 80-х годах прошлого века. Так что, может быть, точку в этом вопросе пока ставить рано.
Приоритеты и проходимцы
Вернемся в XVIII в. В конце 1761 г. и начале 1762 г. из 117 экспедиций возвратились более 170 астрономов, посланных наблюдать явление Венеры на диске Солнца (включая четыре пункта наблюдений в России). Это очень редкое астрономическое событие происходит парами примерно раз в 120 лет, и измерения длительности прохождения Венеры в 1761 г. позволили впервые довольно точно определить расстояние от Земли до Солнца по методу англичанина Галлея – примерно в 150 млн км (за этим-то и посылались экспедиции). Несколько наблюдателей написали в своих заметках, что видели светлые арки вокруг Венеры (эффекты 2 и 3) и размытые края Солнца в точках касания (эффекты 1 и 4) на входе и выходе, но никто не понял их природу.
В России наблюдения прохождения Венеры по диску Солнца проводились в Академической обсерватории А. Д. Красильниковым и Н. Г. Кургановым, М. В. Ломоносовым в его доме на Фонтанке; академиками И. А. Брауном и Ф. У. Т. Эпинусом в частных обсерваториях в Санкт-Петербурге, Н. И. Поповым и С. Я. Румовским в Иркутске и Селенгинске соответственно; французский аббат, член Парижской Академии Жан Шапп Д’Отрош (Jean Chappe d’Auteroche) проводил наблюдения в Тобольске. Приезд француза сопровождался перепиской между Парижем и Петербургом: в России к этому времени уже были свои ученые, которые могли проводить астрономические наблюдения. Но как бы там ни было, Шапп Д’Отрош 15 месяцев пробыл в России, восемь из которых в Сибири, семь – в Петербурге.
Ломоносов получил и выслушал доклады тех, кого сам снаряжал в экспедиции и поддерживал, в том числе и Шаппа Д’Отроша. Румовский и аббат тоже видели арки света (об этом написано в отчетах), обоим Ломоносов объяснил их значение. По предложению Ломоносова, работа Шаппа была опубликована в 1762 г. в Петербурге – «Mmoire du passage de Vnus sur le Soleil, contenant aussi quelques autres observations sur l’astronomie et la dclinaison de la boussole, faites Tobolsk en Sibrie l’anne 1761. St.-Ptersbourg, 1762» («Мемуар о прохождении Венеры по Солнцу, заключающий также некоторые другие наблюдения по астрономии и о склонении магнитной стрелки, произведенные в Тобольске, в Сибири в 1761 г.). Предполагается, что Ломоносов и Шапп Д’Отрош поделились результатами наблюдений: Шапп сообщил, что тоже видел ободок света вокруг Венеры (не претендуя на приоритет открытия и объяснения явления атмосферы). Француз уехал на родину, но что-то, видимо, было сказано между ними такое, отчего в 1764 г. Ломоносов делился своими опасениями с Академией наук: «Известно ж, что и здесь издаваемые о России чрез иностранных известия не всегда без пороку и без ошибок, служащих России в предосуждение: сверх того, Гмелин и Шапп не доброхотные нам примеры показали» (Полн. собр. соч., т. 9, с. 416—417). Академик Иоганн Гмелин, один из первых исследователей Сибири, уехал из России до истечения срока контракта с Академией под поручительство Ломоносова и академика Г. Ф. Миллера и мало того что не вернулся, но опубликовал свои записки о Камчатской экспедиции, где неодобрительно отзывался о деятельности российских властей в Сибири (Reise durch Sibirien von dem Jahre 1733 bis 1743. Gttingen, Verlegts Abram Vandenhoecks seel., Wittwe, 1751—1752. Bd.1—4).
В 1769 г., спустя четыре года после смерти Ломоносова, произошло второе и последнее в XVIII в. прохождение Венеры по диску Солнца. Беспокойный аббат Шапп Д’Отрош отправился наблюдать его в Мексику (там Шапп заболел тифом и умер; все-таки он был настоящий энтузиаст науки!), опять видел ободок вокруг Венеры, так же как и американец Давид Риттельхауз (David Rittenhouse), друг Франклина, который ничего не знал об открытии Ломоносова. Оба опубликовали отчеты. Многие астрономы в 1769, 1874 и 1882 гг. видели дугу Ломоносова в мельчайших деталях. Тем не менее никаких выводов не последовало, и более полутораста лет открытие атмосферы Венеры приписывалось немцу Иоганну Шретеру (Johann Schrter) и англичанину Уильяму Гершелю (William Herschel). В 1790 г., спустя 29 лет после открытия Ломоносова, они наблюдали небольшие светлые «рожки» у наполовину освещенной Солнцем Венеры (из-за эффекта рассеяния света в атмосфере Венеры). Профессор Московского университета, выдающийся русский астроном и математик Д. М. Перевощиков еще в 1831 г. пытался обратить внимание научной общественности на приоритет Ломоносова в открытии атмосферы Венеры, но эта попытка не нашла должного понимания у зарубежных коллег.
Международный приоритет Ломоносова был публично восстановлен советскими астрономами только в 1950-х гг. Отмечалось, что Ломоносов был первым, кто опубликовал свой научный доклад (на русском и немецком языках), дал наиболее детальное описание этого явления и был единственным (sic!), кто дал полное и правильное физическое объяснение причины возникновения ободка преломлением солнечных лучей в атмосфере Венеры.
Кстати, тогда же было отмечено, что темные размазанные границы, наблюдаемые всеми, в том числе и Ломоносовым, – эффекты 1 и 4, – скорее всего, появляются из-за погрешностей телескопа и дрожания атмо-сферы Земли, так называемого эффекта «черной капли». А вот ободки света – эффекты 2 и особенно 3 – вызваны, действительно, атмосферой, их прекрасно видно в современные телескопы с Земли и из космоса. Итак, начиная с середины XX в. имя Ломоносова как открывателя атмосферы Венеры вошло в учебники, энциклопедии и книги на всех языках мира.
Новый век – новые истории
В преддверии очередного прохождения Венеры по диску Солнца в 2012 г. среди астрономов возникли споры по поводу того, мог ли Ломоносов вообще видеть этот пресловутый ободок. Несколько критически настроенных американских астрономов ставили под сомнение это открытие, ссылаясь на свой опыт наблюдения прохождения в 2004 г., когда им было трудно разглядеть такое тонкое явление даже пользуясь современными инструментами, которые, предположительно, должны были быть намного лучше телескопов XVIII в.
Чтобы положить конец сомнениям, желательно было бы повторить наблюдения Ломоносова. Для такой реконструкции потребовались бы и телескоп, как у Ломоносова, и точное воспроизведение деталей наблюдений, и, конечно же, хорошая погода во время транзита Венеры 5—6 июня 2012 г. Для проведения наблюдений объединились исследователи из России (И. Нестеренко) и США (Ю. Петрунин, А. Кукарин, В. Шильцев).
При подготовке к реконструкции выяснилось, что Ломоносов использовал 4,5-футовый рефрактор с двухлинзовым объективом и, как уже отмечалось, очень слабый фильтр («весьма не густо копченое стекло»), при этом регулярно давая отдых глазам. Было получено три косвенных свидетельства того, что Ломоносов использовал один из первых двухлинзовых ахроматов-рефракторов, выпускаемых с 1758 г. английскими мастерами John and Peter Dollond. Юрий Петрунин – историк телескопостроения, известный специалист по рефракторам и президент компании Telescope Engineering Company в Колорадо (США), нашел этому прямое доказательство. К тому же у него оказался уникальный телескоп точно такого же типа с официальной «родословной». Этот прекрасный инструмент высокого качества с апертурой объектива 68 мм был отправлен Александру Кукарину в Калифорнию, и тот провел с ним наблюдение транзита Венеры на территории Ликской обсерватории. Он использовал ослабленный фильтр (ослабление потока света лишь около 1/6000 вместо обычных 1/100 000) и соблюдал специальные процедуры, чтобы держать глаза отдохнувшими и на максимальной чувствительности. Для собственных наблюдений Юрий Петрунин подготовил еще один ахромат Dollond XVIII в. В. Шильцев также приобрел ахромат Dollond длиной 2,4 фута с объективом 40 мм о двух линзах, сделанный в самом конце XVIII столетия, и использовал специальное слабозакопченное стекло в качестве солнечного фильтра, на пределе терпимости глаза (последующие измерения показали, что его ослабление составляет всего 1/1700 в видимой части спектра). И. Нестеренко проводил наблюдения за Венерой в Новосибирске, в Обсерватории «ВЕГА» НГУ с рефрактором «C.West, London», датируемым приблизительно началом XIX в., длиной примерно 60 см к сожалению, имеющим малую входную апертуру (всего лишь 30 мм) и использовал очень слабый фильтр 1/400.
Наконец, настал день наблюдений, результаты которых безоговорочно подтвердили правотуЛомоносова! Александр Кукарин видел яркие усики, торчащие из диска Солнца и огибающие Венеру при транзите, а позже и полную дугу-ободок света вокруг планеты. Владимир Шильцев заметил яркий «ус» вокруг диска Венера. Все это – эффекты преломления солнечных лучей в атмосфере Венеры. Оба наблюдателя были впечатлены высоким качеством изображения в старинных рефракторах Dollond. Конечно же, кроме успеха были и неудачи. Юрию Петрунину не повезло с погодой и атмосферными условиями в Колорадо, а инструмент, использованный в Новосибирске, оказался слишком слаб по сравнению с ломоносовским и не позволил рассмотреть никаких важных деталей.
Это был знаменательный день для тысяч астрономов во всем мире. В России, несмотря на плохую погоду во многих местах, где проводились наблюдения, более 20 исследователей сообщили, что видели ободки Ломоносова на входе и/или на выходе планеты с диска Солнца, используя широкий спектр современных инструментов. Один из них даже предложил на форуме astronomy.ru специальный тост: «За пупырь!».
Вместо заключения
Несмотря на то что имя Михаила Васильевича Ломоносова широко известно и дорого каждому образованному русскому человеку, он все еще остается одним из наименее прочитанных и изученных наших гениев. Современные исследователи находят непочатый край работы в ломоносоведении. Наблюдения, организованные физиками-экспериментаторами в 2012 г., помогли приоткрыть завесу недомолвок и неясностей в событиях 1761 г., разобраться в условиях и методах наблюдений Ломоносова, повторить их по его рецептуре с помощью телескопов второй половины XVIII в. и полностью и безоговорочно подтвердить правильность выводов ученого. Похожие экспериментальные методы могут быть использованы для подтверждения и других замечательных открытий М. В. Ломоносова – от закона сохранения материи до опытов по замораживанию ртути, от изобретения ночезрительной трубы до исследований с центроскопическим маятником, от технологии производства смальт до изобретения вертолета.
Ломоносов М. В. Полное собрание сочинений. М.; Л., Т. 4. С. 367—368.
Ломоносов М. В. Явление Венеры на Солнце Наблюденное в Санктпетербургской Императорской Академии наук маия 26 дня 1761 года. [СПб, Тип.Акад.наук, 1761].
Ксанфомалити Л. В. Венера как естественная лаборатория для поиска жизни в условиях высоких температур: о событиях на планете 1 марта 1982 г. // Астрономический вестник. 2012. Т. 46. № 1. С. 44.
Тюличев Д. В. Книгоиздательская деятельность Петербургской Академии наук и М.В. Ломоносов. Л., 1988.
Каррер д’Анкосс Э. Императрица и аббат: Неизданная литературная дуэль Екатерины II и аббата Шаппа д’Отроша / Пер. с франц. О. А. Павловской. М.: Олма-Пресс, 2005.
Пользуемся случаем, чтобы поблагодарить Ю. Л. Менцина, А. М. Черепащука (ГАИШ), Ю. К. Чистова, М. Ф. Хартанович, К. М. Воздиган (МАЭ РАН), А. Р. Нестеренко (НГУ), М. С. Аксентьеву (УФН), Р. З. Сагдеева (University of Maryland) и R. C. Crease (SUNY) за многочисленные консультации и помощь в подборе материала