Значение работ петербургских астрономов XVIII в.

За двадцать один год с небольшим систематических астрономических и метеорологических наблюдений (с 11 марта 1726 г. по 29 мая 1747 г.), выполненных петербургскими астрономами главным образом в Академической обсерватории, был накоплен огромный материал, значение которого невозможно переоценить. Подготовленные к печати и даже тщательно отредактированные Делилем [28, с. 84] еще во время его пребывания в России эти наблюдения так и не были изданы. Тем не менее, они сыграли важную роль в развитии как отечественной, так и мировой науки. Подобно тому как наблюдения Тихо Браге стали основой для открытия законов планетных движений Кеплера, наблюдения Делиля и его коллег широко использовались для создания основ современного естествознания, базирующегося на учении Коперника — Кеплера — Ньютона.

Поиски предсказанных Коперником годичного параллакса звезд, аберрации света, нутации земной оси и других непосредственных доказательств движения Земли, изучение собственных движений звезд не принесли петербургским астрономам XVIII в. желаемых результатов, но зато убедили их в том, что смещения эти должны быть значительно меньшими, чем предполагалось ранее, а следовательно, масштабы Вселенной — еще гораздо больше. Вместе с тем систематические наблюдения солнечных пятен, Сатурна и Юпитера с их спутниками, комет, а также поверхности Луны и других планет — все это давало хотя и косвенные, но весьма убедительные по своей наглядности доказательства в пользу учения Коперника.

Успешные определения параллаксов Луны и Солнца, выполненные при активном участии петербургских астрономов XVIII в., позволили им получить первые научные оценки расстояний в Солнечной системе. Эти результаты, помимо большого чисто практического интереса, имели и весьма важное мировоззренческое значение. Как известно, для определения расстояния от Земли до Солнца, ставшего в настоящее время универсальной единицей измерения расстояний в Солнечной системе и в далеком космосе — так называемой астрономической единицей, в XVIII в. использовались главным образом наблюдения прохождения по диску Солнца Меркурия и Венеры. Первые весьма несовершенные методы определения параллакса Солнца по параллаксам этих планет были предложены Э. Галлеем.

Делиль не только значительно усовершенствовал эти методы, сделав их применимыми на практике,¹ но и организовал проведение наблюдений. Напомним, что именно для наблюдений прохождения Меркурия по диску Солнца в 1740 г., которое не было видно в Европе, 52-летний ученый отважился на дальнее путешествие в Сибирь. Особенно широкий размах приняли наблюдения прохождений Венеры по диску Солнца в 1761 и 1769 гг. Многочисленные экспедиции, посланные разными странами мира по призыву Делиля, работали по составленным им инструкциям буквально во всех уголках Земли, в том числе и в России. Наблюдения этих редких явлений, приходящихся лишь дважды на каждое столетие, превратились в XVIII в. в первое истинно международное научное предприятие, наглядно продемонстрировавшее силу и могущество науки и ее способность объединять народы разных стран мира.

Поскольку, как говорилось выше, XVII—XVIII вв. были «эпохой астрометрии», то вполне естественно, что астрометрические работы Делиля и его коллег были поняты и по достоинству оценены уже современниками этих ученых. Сведения о них вошли в исследования по истории астрономии XVIII в. [144, 145 и др.]. Помнили о них и в XIX столетии. Так, например, они нашли отражение в «Истории астрономии» И.Г. Медлера [146, т. 1, с. 415, 460, 486 и др.; т. 2, с. 160 и др.], в «Руководстве по астрономии» Р. Вольфа [147, т. 2, с. 250—251 и др.] и других.

Немаловажным для распространения сведений об астрометрических работах петербургских астрономов XVIII в. оказалось то обстоятельство, что первоначальный коллектив петербургских астрономов состоял из представителей разных европейских стран. Ученые-иностранцы, по завершении срока своего контракта, разъезжались по разным странам Европы, распространяя там сведения о достижениях Петербургской обсерватории. Так, например, проводниками новых идей петербургских астрономов в Германии стали Эйлер, Гейнзиус, Крафт, Дювернуа и Либертус. В Швейцарии эти идеи и сведения распространяли Герман и Бернулли, во Франции — Делиль, в Дании — Х.Г. Кратценштейн и т. д.

Работы петербургских астрономов стали эталоном, по которому равнялись особенно астрономы Германии и Швеции, где вплоть до XIX в. не было ни одной обсерватории, сравнимой с Петербургской по богатству оборудования, продуманности и уровню организации работ. Неудивительно, что результаты наблюдений и других работ петербургских астрономов XVIII в. широко использовали при разработке своих космогонических представлений И. Кант и И.Г. Ламберт.

Важное значение для распространения сведений о работах петербургских астрономов имели их весьма широкие личные контакты и переписка с учеными разных стран мира. Много сделал в этом отношении также русский посол в Англии, а затем во Франции А.Д. Кантемир, прошедший, как отмечалось, стажировку в Петербургской обсерватории в самый начальный период ее деятельности.

Наблюдения петербургских астрономов XVIII в. дали богатый материал для разработки и проверки самых различных теорий не только в области астрономии, но и в физике, механике, геофизике, метеорологии и других отраслях естественных наук. Эти наблюдения были важной сферой приложения математики своего времени, что в значительной степени способствовало развитию различных ее разделов, в первую очередь математического анализа, теории дифференциальных уравнений, аналитической геометрии, сферической тригонометрии, комбинаторики, теории чисел, теории вероятностей, теории логарифмов, теории пределов и т. д.

В области астрономии наблюдения и другие работы Петербургской, академической обсерватории XVIII в. сыграли еще более важную, собственно говоря, определяющую роль. Они дали богатый материал для создания основ как отечественной, так и мировой астрометрии и практической астрономии, геодезии и гравиметрии, небесной механики и астрофизики. В Петербургской обсерватории XVIII в. закладывались основы эфемеридной службы, службы времени, метеослужбы, службы Солнца, получившие в настоящее время столь широкое распространение. Петербургские астрономы XVIII в. собрали необходимый материал для уточнения теории астрономической рефракции, для разработки теории дифракции света, теории света и цветов, теории ахроматов и астрономической оптики, теории атмосфер Земли и других небесных тел, теории движения планет, комет и вращения Солнца и планет. Именно в Петербургской обсерватории XVIII в. было впервые начато серьезное исследование физической природы небесных тел, прежде всего Солнца, комет и планет.

Петербургские астрономы XVIII в. проверили и отработали предложенные еще О. Рёмером типы астрономических инструментов — меридианный и вертикальный круги, пассажный инструмент. Они подтвердили правильность принципа раздельного измерения координат светил (прямого восхождения и склонения) для повышения точности астрометрических наблюдений, отработали его и ввели в практику астрометрических наблюдений.

Разработанные петербургскими астрономами XVIII в. основные элементы конструкции астрометрических инструментов, проверка отдельных их деталей, идущих от идей О. Рёмера, были использованы при создании главных инструментов Пулковской обсерватории — большого меридианного и вертикального кругов, пассажного инструмента. В.Я. Струве широко использовал, в частности, и идею разгрузки инструментов, требование симметричности их конструкции и т. п.

Астрономы Петербурга разработали основы конструкции лучших метеорологических приборов, методы исследования всевозможных инструментальных ошибок, а также изучения и сравнения хода часов и исключения ошибок их хода. Делиль и его сотрудники ввели в практику астрономических наблюдений обязательный учет инструментальных ошибок, ошибок хода часов, учет поправок за рефракцию, параллакс, аберрацию и нутацию. Таким образом, петербургские астрономы выработали эталон для создания более совершенных инструментов и методов астрометрических наблюдений, вошедших в XIX в. и в практику Пулковской обсерватории.

Сравнение конструкции главных инструментов Пулковской обсерватории, предложенных В.Я. Струве, с описанием инструментов Петербургской обсерватории XVIII в. поражает удивительным сходством [33, 34]. Не менее поразительно и сходство программ наблюдений обеих обсерваторий [33; 34, с. 141—148; 125, с. 604—605], что убедительно показывает, насколько полно В.Я. и О.В. Струве использовали накопленный Делилем и его коллегами опыт.

Не случайно, что и первый звездный параллакс, который так упорно, хотя и безуспешно, искали петербургские астрономы XVIII в., измеряя прямое восхождение звезды α Лиры, был найден В.Я. Струве по той же самой звезде, правда, с помощью относительных, а не абсолютных измерений. Это важнейшее астрономическое открытие удалось сделать лишь 100 лет спустя, когда техника обработки металла и стекла достигла значительно более высокого уровня развития, что позволило воплотить в реальность многие идеи Рёмера и петербургских астрономов XVIII в.

Делиль и его сотрудники разработали несколько методов астрометрических наблюдений, получивших впоследствии широчайшее распространение. Прежде всего, следует назвать метод определения географических долгот мест по наблюдениям прохождения Луны через меридиан с помощью переносного пассажного инструмента. Как отмечалось, он был предложен Делилем в 1732 г. и сразу же внедрен в практику. Вторым методом, заслуживающим особого упоминания, был метод «глаз и ухо». В 1747 г. его предложил русский ученик Делиля Н.И. Попов в работе «Новый метод наблюдения светил» [73, с. 43].

Метод состоял в наблюдении прохождения астрономических объектов через множество нитей в поле зрения телескопа, причем моменты прохождения, наблюдаемые глазом, отмечались по тиканию часов. 8/19 апреля 1749 г. Л. Эйлер писал о методе Попова: «...предложенный им метод не только нов, но и очень хорошо и удачно придуман; нет никакого сомнения в том, что большинство астрономов полностью одобрят его и решительно предпочтут тем, что использовались до сих пор» [73, с. 45]. Это предвидение полностью оправдалось. Метод «глаз и ухо» вскоре вошел в практику и широко применялся вплоть до второй половины XX в.

Петербургские астрономы XVIII в. предложили и ряд других методов, удобных для определения географических координат мест с помощью астрометрических наблюдений, чем создали прочную основу для развития отечественной геодезии и картографии. Использование этих методов и сравнение наблюдений, выполненных в различных пунктах страны, с аналогичными петербургскими наблюдениями обеспечили успех всех экспедиций XVIII в., и прежде всего Второй Камчатской, или Великой Северной. Итак, систематическая работа Делиля и его сотрудников в Петербурге позволила определить географические координаты многих пунктов России и составить с их помощью первые научно обоснованные карты страны.

Примечания

1. Подробный анализ методов Галлея и Делиля провел в 1959 г. Х. Вулф [59]. Не входя в детали, отметим только, что по методу Галлея необходимо было в условиях хорошей погоды наблюдать целиком все явление прохождения планеты по диску Солнца, которое может длиться до 8 час. Метод же Делиля позволял получить хорошие результаты даже по какому-либо одному положению планеты на диске Солнца, что значительно упрощало наблюдения.