Проблема солнечного параллакса

Горизонтальный параллакс Солнца, или астрономическая единица, позволяет оценить среднее расстояние от Земли до Солнца, а также получить масштаб Солнечной системы. Вот почему ученые издавна проявляли интерес к определению солнечного параллакса. Первые весьма грубые оценки его были сделаны еще Аристархом Самосским, Архимедом и Гиппархом. Результат Птолемея (II в. н. э.) π=3′ продержался почти неизменным вплоть до XVI в. и был лишь незначительно изменен Н. Коперником.

И. Кеплер, составляя в 1627 г. свои знаменитые астрономические так называемые «Рудольфинские таблицы»,¹ понял, что параллакс Солнца не должен быть больше 1′. Он предложил уточнить эту величину исходя из наблюдений нижних планет (Меркурия и Венеры) в тот момент, когда они проходят между Землей и Солнцем и видны на его поверхности как черные пятнышки. Однако наблюдать эти явления оказалось не так-то просто. Прохождение Меркурия по диску Солнца происходит довольно часто, но условия наблюдений — весьма затруднительны. Прохождение Венеры — очень редкое явление. Оно повторяется с промежутком в 8—421.5-8-105.5—8 лет.

На основании своих астрономических таблиц Кеплер предвычислил ближайшие для того времени прохождения планет: Меркурия — 7 ноября и Венеры — 6 декабря 1631 г. Наблюдение этих явлений убедило астрономов в полезности полученных данных для уточнения солнечного параллакса. Дж. Грегори в 1663 г. обосновал это теоретически, а Э. Галлей в 1691—1716 гг. предложил первый практический метод астрономических наблюдений. Этот метод и стал основным при наблюдении прохождений Венеры в XVIII в. — 1761 и 1769 гг. Суть этого метода состоит в том, чтобы точно определить путь Венеры по Солнцу и измерить время, которое необходимо планете на его прохождение. При наблюдении из разных мест это время и траектория движения планеты различны. Сравнение результатов давало возможность вычислить разность между параллаксами Солнца и Венеры. В этом методе необходимо весьма точно измерить время начала и конца явления.

Рост капитализма и морской торговли в XVIII в. способствовали развитию навигации и картографии. Необходимость точного определения широт и особенно долгот географических пунктов на суше и на море стимулировала разработку и совершенствование различных методов определения долгот, а также точных астрономических таблиц. Для этого необходимо было как можно точнее знать величину основной астрономической единицы, которая оценивалась по солнечному параллаксу. Таким образом, в XVIII в. проблема определения солнечного параллакса стала особенно актуальной. Для решения столь важной проблемы и проводились ставшие знаменитыми наблюдения прохождений Венеры по диску Солнца в 1761 и 1769 гг.

Для проведения этих наблюдений в самые далекие и малодоступные районы мира были отправлены астрономические экспедиции, организованные с большим размахом. Экспедиции XVIII в. стали первым международным научным предприятием. Они положили начало плодотворному и столь развитому в наше время научному сотрудничеству различных стран мира. История организации и проведения экспедиций 1761 и 1769 гг. для наблюдений прохождения Венеры по диску Солнца была детально изучена американским историком науки Г. Вулфом на основе архивных материалов США, Франции и Англии [II, 73].

В наблюдениях прохождения Венеры 1761 г. приняло участие более 120 наблюдателей из 62 стран мира. Наибольшее число экспедиций было организовано Францией, Россией и Англией. Научное руководство этими наблюдениями взял на себя Ж.Н. Делиль.

Как и Галлей, он полагал, что Точные моменты контактов планеты с Солнцем можно определить, не наблюдая все прохождение от начала до конца. Длительность этого явления зависит от географических координат места. Поэтому если один наблюдатель видит планету на диске Солнца дольше, то и начало ее вступления на диск Солнца наступит для него раньше, чем для другого. Таким образом, оказалось достаточным лишь точно отметить момент контакта планеты с Солнцем при вхождении или при выходе ее с диска Солнца. Это значительно облегчало задачу наблюдателей, которым нередко мешала плохая погода.

Однако метод Делиля требовал точного знания долготы места наблюдения, что для того времени являлось сложной задачей. К тому же необходимо было также учитывать влияние оптики телескопа и форму Земли. На материале наблюдений прохождения Меркурия в 1753 г., присланных из разных стран мира, в том числе и из России, в которых участвовал и Н.И. Попов, Делиль уточнил свой метод наблюдений и обработки полученных данных, предложенный им еще в последние годы его работы в Петербурге. К 1761 г. он составил инструкции для наблюдателей и карту видимости прохождения Венеры 1761 г. [II, 55], которые были разосланы по разным странам Европы и Америки. Естественно, что прежние ученики и сотрудники Делиля, которые работали в то время в России и Германии, получили эти материалы в первую очередь.

Примечания

1. Они получили такое название потому, что были посвящены императору «Священной Римской империи» Рудольфу II.