Наблюдения

Итак, планировка Петербургской астрономической обсерватории и ее оборудование были довольно хорошо известны уже в XVIII в. Однако сведения о работах петербургских астрономов того времени были более скудными. По существу, они ограничивались краткой информацией о деятельности обсерватории за первые 10 лет, приведенной в упоминавшейся книге Вайдлера [125], и небольшим обзором в книге Ж. Шаппа д'Отероша «Путешествие в Сибирь» [133, т. 2, с. 686—709 и др.].

Вайдлер перечислил следующие наблюдения петербургских астрономов: прохождения Солнца через меридиан, высоты Солнца в полдень, прохождения через меридиан заметных солнечных пятен, кульминации планет, покрытия звезд и планет Луной, затмения спутников Юпитера, солнечные и лунные затмения, исследование астрономической рефракции [125, с. 605]. Эти данные о работах петербургских астрономов за 1727—1737 гг. использовал В.Я. Струве в очерке по истории астрономии в России, который был включен в его работы [33, 34]. Благодаря Струве сведения Вайдлера получили широкое распространение, особенно в нашей стране.

К сожалению, незаслуженно забытой оказалась весьма объективная информация, приведенная в книге Шаппа д'Отероша. Он не только рассказал об истории создания Петербургской астрономической обсерватории, но и дал довольно точный обзор выполненных там исследований. В книге была приведена таблица географических координат всех пунктов, определенных к тому времени на территории России с помощью астрономических наблюдений. Не забыл Шапп и о метеорологических наблюдениях, начатых петербургскими астрономами. Эта книга, несомненно, сыграла положительную роль в ознакомлении с работами астрономов России ученых и общественности зарубежных стран.

В царское время книга не получила распространения, поскольку она была полна резких выпадов в адрес русского самодержавия. Автор горячо осуждал крепостничество, мешавшее талантливым выходцам из народа получать образование и вносить свой вклад в науку. К тому же Шапп категорически отказался от весьма выгодного предложения Екатерины II, которая приглашала этого астронома работать в России на тех же условиях, что и его учитель Ж.Н. Делиль.

Помимо сведений, сохранившихся в книгах Вайдлера и Шаппа, некоторые работы петербургских астрономов были известны в свое время по публикациям в трудах Академии. Здесь прежде всего следует упомянуть наблюдения спутников Юпитера, солнечных и лунных затмений, явлений прохождения Меркурия и Венеры по диску Солнца и т. п.

К сожалению, опубликована была лишь ничтожная часть всего, что сделали петербургские астрономы XVIII в. Как отмечалось выше, краткий обзор части наблюдений за 21 год работ по архиву Парижской обсерватории был дан О.В. Струве в статье 1847 г. [28] и в дополнении к ней, сделанном в 1848 г. [32]. Подводя итоги просмотренным им 15 объемистым томам наблюдений Делиля и его петербургских коллег, Струве писал: «...количество наблюдений, выполненных им самим или под его руководством, в самом деле удивительно. Собрание наблюдений охватывает почти все разделы практической астрономии в том состоянии, в каком они находились в его время... Насколько можно судить по быстрому просмотру рукописей, все астрономические наблюдения были сделаны с восхитительным прилежанием, и тщательное исследование, которому Делиль подверг свои инструменты, ...убеждает нас в том, что эти наблюдения — на уровне лучших наблюдений своего времени» [28, с. 91].

Позднее были установлены новые интересные подробности о работах петербургских астрономов. Так, например, Струве с удивлением обнаружил, что они, как и пулковские астрономы, имели своеобразный каталог фундаментальных звезд, составленный Делилем. Положения этих 120 звезд были определены довольно точно и служили надежными точками сравнения при измерении положений других небесных тел, которые рассматривались как дифференциальные. Регулярно наблюдая прохождения через меридиан многих фундаментальных звезд наряду с другими небесными телами, Делиль и его коллеги могли весьма точно измерять их координаты.

Стало ясно также, что петербургские астрономы не только тщательно изучали свои инструменты и их ошибки, но и внимательно исследовали астрономические часы. Например, в конце каждого наблюдения все часы сравнивались между собой. Регулярное сравнение многих часов, по мнению Струве, должно было дать достаточно точные средние результаты. Поправки часов, как правило, выводились из наблюдений Солнца, сделанных на гномонах, положения которых время от времени выверялись по наблюдениям соответственных высот Солнца или каких-либо звезд с помощью квадранта.

Струве разделил наблюдения петербургских астрономов на три периода: 1) в доме Матюшкина с 1726 по 1727 г. и в здании Кунсткамеры: 2) с 1727 по 1735 г. и 3) с 1735 по 1747 г. Особое внимание пулковского астронома привлек последний период до отъезда Делиля из России. «Этот последний период, — писал Струве, — значительно превосходит два других в отношении точности наблюдений. Инструменты были самые совершенные, и Делиль больше заботился о том, чтобы определять их ошибки. Самые большие заботы проявлялись в отношении наблюдений меридианных высот звезд. Нет сомнения, что эти определения меридианных высот могут соперничать в точности... с лучшими наблюдениями, выполненными в ту же самую эпоху в обсерваториях Гринвича и Парижа, судя по глубокому изучению этих инструментов, которое провел Делиль» [32, с. 95].

Начав изучение петербургской части архива Делиля, Струве призвал своих французских коллег дать хотя бы краткий обзор и парижской части этих материалов. Его пожелание выполнил Бигурдан, опубликовавший в 1895 г. описание архива Парижской обсерватории, которое включало большую коллекцию собранных Делилем рукописей [41]. Он обнаружил там много других материалов, связанных с работами Петербургской обсерватории. В их числе оказались четыре объемистые папки с наблюдениями и рукописями по метеорологии и полярным сияниям, более десяти таких же папок с работами по астрономической рефракции, астрономической оптике и теории света и цветов, дифракции света, геодезии, метрологии, теоретической астрономии и истории астрономии. Даже беглый обзор всех этих материалов занял бы слишком много места. Остановимся лишь на некоторых из них.

Так, за двадцать с небольшим лет Делиль и его сотрудники определили координаты обсерватории, провели тщательное исследование инструментов и их ошибок, составили эфемериды, а также каталог фундаментальных звезд. В течение многих лет они изучали астрономическую рефракцию, вели длительные систематические наблюдения, пытаясь обнаружить аберрацию света, годичный параллакс звезд и собственные движения некоторых из них. Весьма интересно, что для измерения годичного параллакса Делиль и его сотрудники выбрали именно звезду α Лиры (Вегу), т. е. ту самую звезду, параллакс которой был впервые измерен В.Я. Струве в 1837 г.! Для наблюдений они использовали стенной секстант, неподвижно закрепленный в меридиане, — инструмент, являвшийся предшественником дерптского и пулковского меридианного круга... Даже метод измерений был аналогичным! Его предложил в свое время О. Рёмер, который доказал, что для повышения точности определения параллаксов можно измерять прямые восхождения звезд. С помощью своего метода Рёмер пытался измерить параллакс Сириуса и Веги [134, с. 68].

Неудивительно, что О.В. Струве, просматривавший наблюдения Делиля, был поражен их сходством с наблюдениями своего отца, выполненными уже в XIX в. Он писал: «Прохождения сверкающей (звезды, — Н.Н.) Лиры наблюдались через 5 нитей, которые находились в фокусе трубы, установленной для этой цели. Наблюдали, кроме того, время вхождения и выхода звезды из поля зрения телескопа. Что касается цели этих наблюдений, Делиль в своем предисловии говорит о ней следующим образом: "Эти наблюдения были начаты для проверки вариации в 4 секунды времени, которую открыл г. Рёмер, и благодаря которой г. Хорребоу претендовал на то, что он доказал годичный параллакс двух этих звезд". Другой звездой, о которой он говорит, был Сириус, регулярно наблюдавшийся в телескоп стенного секстанта» [28, с. 87].

Как известно, годичный параллакс α Лиры оказался значительно меньше 4″. Его современное значение составляет всего 0.″121 [134, с. 81]. Конечно, измерить столь малую величину с помощью несовершенных инструментов, которыми располагали петербургские астрономы XVIII в., было невозможно, однако они разработали правильную методику наблюдений и продумали конструкцию пригодного для таких наблюдений инструмента, идея которого была выдвинута еще О. Рёмером. Делиль и его сотрудники правильно оценили и порядок величины годичного параллакса, поняв, что он должен быть меньше 1″.

Важным успехом петербургских астрономов можно считать тот факт, что они пришли к выводу о независимости астрономической рефракции от широты места, что ныне является общепризнанным. Мнение о том, что рефракция световых лучей в северных районах может достигать аномально большого значения, впервые было высказано Г. де Верой в его книге «История навигации в Арктике» [135, с. 25]. Такое мнение основывалось на сообщениях голландских моряков, зимовавших в 1596—1597 гг. близ Новой Земли. С конца XVII в. астрономы пытались выяснить этот вопрос. Неудивительно, что Делиль включил его в программу своих работ в России, а наблюдения на Новой Земле — в рекомендательный список книг.

Систематические наблюдения высот Солнца и звезд вне меридиана на разных инструментах обсерватории, выполнявшиеся летом и зимой, убедительно показали, что мнение о зависимости рефракции от широты места было ошибочным. Этот вывод, полученный петербургскими астрономами к 1737 г., был сообщен Вайдлеру, который писал: «Впрочем, рефракции света звезд, до сих пор наблюдавшиеся в Петербурге, почти нисколько не отличались от тех, которые незадолго до того были исследованы и определены в Париже Кассини» [125, с. 605].

Для выяснения зависимости рефракции от температуры окружающего воздуха петербургские астрономы провели большую работу. Прежде всего были проведены систематические метеорологические наблюдения в Петербурге и многих других пунктах страны, особенно на территории Сибири и Дальнего Востока, ставшие возможными в связи с участием сотрудников Академии во Второй Камчатской экспедиции 1733—1743 гг. Весьма существенным было также создание термометров, барометров, ареометров, гигрометров и других метеорологических приборов, дававших необходимую точность и пригодных для наблюдений в экспедиционных условиях. Как видно из перечня оборудования Петербургской обсерватории, она имела богатый набор метеорологических инструментов, включавших термометры самых различных типов. Сравнительное описание этих инструментов было дано в книге Делиля [ 132].

Много сил и времени Делиль, Бернулли, Крафт, Рихман и Ломоносов уделяли конструированию различных метеорологических приборов. Стандартными инструментами своей конструкции, изготовленными в Академических мастерских, снабжались все участники Камчатской экспедиции, раздававшие их желающим вести наблюдения по предложенной программе. Понятно, что программа наблюдений и инструкции для их проведения составлялись Делилем и другими астрономами, которые затем в течение многих лет получали метеорологические наблюдения из разных концов страны. Так в XVIII в. были заложены основы отечественной метеослужбы.

Наряду с метеослужбой, появилась и служба времени. В 1735 г. Делиль предложил в полдень производить пушечный выстрел. Определив этот момент времени по точным часам обсерватории, астрономы давали световой сигнал артиллеристам. Многолетние наблюдения Солнца и солнечных пятен, а также сопоставление их с метеорологическими, магнитными наблюдениями и наблюдениями полярных сияний позволили Делилю и его коллегам установить зависимость между этими явлениями и заложить тем самым основы службы Солнца. Такие результаты были получены благодаря сравнению итогов многолетних наблюдений в России (Делиль), Франции (Ж. Ж. де Меран) и Швеции (А. Цельсий) [132].

Важное значение для повышения точности астрометрических наблюдений имело усовершенствование оптики астрономических инструментов. Делиль и все его сотрудники очень много занимались этими вопросами. В результате Эйлер разработал теорию ахроматов. Большое внимание уделялось решению задач практической и мореходной астрономии, а также обучению студентов, геодезистов, штурманов из Морской академии и участников Второй Камчатской экспедиции. Однако сведения об этой огромной повседневной работе так и не были опубликованы и до самого последнего времени оставались неизвестными.