3. М.В. Ломоносов

Биография этого гениального выходца из народа и величайшего мирового ученого, разумеется, выходит за рамки нашей книги. Мы здесь можем отразить только чисто астрономические труды Ломоносова, труды, исключительные по своему значению, но к которым он, к сожалению, приступил в основном уже незадолго до своей преждевременной смерти.

Для астрономических исследований Ломоносова при всем их многообразии характерно — как и для всей его деятельности — стремление не отрывать науку от практических запросов родной страны. Поэтому большое внимание уделял Ломоносов астрономическим задачам кораблевождения и картографии, хотя, занятый множеством работ, он не принимал непосредственного участия в геодезических экспедициях. Работы Ломоносова состояли в изыскании более точных и удобных методов определения координат, причем далеко не все его работы в этой области были изучены потомством. Многое из его астрономического наследства ожидает изучения доныне.

Михаил Васильевич Ломоносов (1711—1765)

В 1757 г. Ломоносов был поставлен во главе Географического департамента и стал хлопотать о составлении и издании нового атласа, так как атлас, выпущенный академиками Делилем, Эйлером и др., не обладал необходимой точностью. Хлопоты Ломоносова об отпуске средств на три географические экспедиции, которые бы могли определить «знатных мест долготы и широты астрономическими наблюдениями», не увенчались успехом. В процессе подготовки этих несостоявшихся экспедиций Ломоносов составил инструкции для наблюдений астрономов и геодезистов, отправлявшихся на работы, и сам увлекся научной рационализацией методов полевой и мореходной астрономии.

Рис. 22. Проект M. В. Ломоносова корабельной астрономической площадки.

В «Рассуждении о большей точности морского пути» Ломоносов выдвинул грандиозный проект создания международной мореплавательной академии с целью изучения всего опыта мореплавания. В этой работе Ломоносов подробно разбирает вопросы: 1) об определении широты места, где находится корабль, 2) об отыскании широты места, где находится корабль, по найденному местному времени, 3) об установлении по часам времени на начальном меридиане, 4) о нахождении первого меридиана по наблюдениям звезд. При этом Ломоносов предлагает разные усовершенствования в морских астрономических приборах и новый прибор вместо введенного в Англии в 1730 г. секстанта, построенного по идее Ньютона.

Рис. 23. Прибор М.В. Ломоносова для определения полуденной линии.

Прибор Ломоносова предназначался в основном для определения времени, широты и долготы по Луне, и имел то преимущество, что не требовал трудного деления всего квадранта на градусы. Как пишет Ломоносов, его прибор «все помешательства в наблюдениях от мрачного горизонта» и «от непостоянного лучей преломления происходящие отвращает». Кроме того, Ломоносов предлагал на кораблях устраивать особую обсерваторию в карданном подвесе, которая бы избавляла наблюдателя от морской качки. Идея прибора и метода Ломоносова была возрождена в XIX в.

Вместо определения полуденной линии из наблюдений Солнца на одинаковой высоте до и после полудня Ломоносов придумал новый метод и прибор для определения полуденной линии из наблюдений околополярных звезд при их наибольших удалениях от меридиана.

Улучшению хода астрономических часов Ломоносов тоже уделял большое внимание и, в частности, разработал проект четырехпружинного хронометра.

В 1762 г. Ломоносов разработал и построил «морской жезл», создав теорию его применения. Это был особого вида секстант, служивший для наблюдения пар звезд, видимых в одном вертикале. Как отмечал Ломоносов, преимущество его метода перед методом известного французского ученого Лакайля и другими методами состояло в большей точности, большем удобстве при наблюдениях и большей простоте вычислений.

Рис. 24. Прибор М.В. Ломоносова для точного определения момента полудня.

Из работ, имеющих непосредственное практическое значение, отметим еще изобретение Ломоносовым прототипа современного статического гравиметра, служащего для исследования силы тяжести. Это был род барометра, в котором вес столба ртути поддерживался давлением замкнутого столба воздуха, находящегося при постоянной температуре. Высота столба ртути в нем зависит от силы тяжести, которая в разных местах Земли несколько различна.

В 1756 г. Ломоносов изобрел особый маятник для выяснения того, не меняет ли своего места внутри Земли центр ее тяжести. Изобретательность Ломоносова и его научная прозорливость помогли ему посредством этого прибора установить периодичность в колебании отвесной линии, связанную с периодичностью движения Луны. Помимо того, Ломоносов искал приливы в земной атмосфере.

На академической обсерватории должны были работать специально приглашаемые для этого академики-астрономы, однако Ломоносов также интересовался обсерваторией. Он был недоволен тем, что академик Эпинус, ведавший как физическим кабинетом, так и обсерваторией, фактически забросил ее. Ломоносов очень негодовал на то, что при Эпинусе на обсерватории не производилось научных работ, зимой на обсерватории даже не расчищали снег, а русских астрономов — Красильникова, Попова и Курганова — Эпинус вообще не допускал на обсерваторию¹.

Рис. 25. «Морской жезл». Рисунок М.В. Ломоносова.

Интерес Ломоносова к обсерватории был связан с его стремлением к изучению физической природы небесных явлений, к занятиям астрофизикой, в которых он был пионером, на много десятилетий опередившим большинство крупнейших ученых Западной Европы.

Ломоносов был конструктором многих оптических инструментов. В числе их был предложенный им в 1762 г. телескоп-рефлектор, в котором для устранения потери света, происходящей при экранировании его маленьким вспомогательным зеркалом, главное зеркало ставилось наклонно. Такую же конструкцию в своих гигантских телескопах позднее независимо от Ломоносова применил известный английский астроном В. Гершель, и с тех пор такую схему устройства телескопов неправильно называли гершелевской.

В 1761 г. Ломоносов наблюдал редкое явление прохождения планеты Венеры перед диском Солнца. Но еще перед этим, не доверяя предвычислению условий видимости этого явления, сделанному академиком-астрономом Эпинусом, Ломоносов предпринял проверочные вычисления. Впоследствии оказалось, что предвычисление контактов Венеры с диском Солнца для Петербурга, сделанное Эпинусом, было ошибочно на 40 минут. Ломоносов подготовил данные для предвычисления прохождения Венеры для многих городов России, но не имел возможности провести всю эту огромную работу до конца. Эта работа показывает большую эрудицию Ломоносова и в области теоретической астрономии. Об участии Ломоносова в организации экспедиции для наблюдения прохождения Венеры мы скажем позже. Он добился специального постановления Сената, чтобы Красильников и Курганов были допущены для наблюдения этого явления на обсерватории, несмотря на сопротивление Эпинуса, который уверял, что русские ученые не сумеют произвести наблюдений с должной точностью.

Рис. 26. Чертеж М.В. Ломоносова схемы устройства рефлектора по его системе.

Сам Ломоносов наблюдал это явление у себя дома в небольшую зрительную трубу. Это было первое наблюдение прохождения Венеры, проведенное с астрофизическими задачами; при этом Ломоносов сделал одно из интереснейших астрофизических открытий XVIII в.: он открыл существование атмосферы вокруг Венеры. Ломоносов обратил внимание на то, что солнечный край как бы затуманился в том месте, где его (в проекции на небо) коснулся край диска Венеры. Им наблюдалась и была тщательно описана деформация края Солнца при прохождении солнечных лучей сквозь атмосферу Венеры, а также светлая каемка вокруг планеты. Ломоносов смело заключил отсюда, что планета Венера окружена «знатной воздушной атмосферой, таковой (лишь бы не большею), какова обливается около нашего шара земного».

Усмотрение этого яркого ободка вокруг Венеры составляло наиболее важную часть наблюдений Ломоносова. Его в это же время заметили и другие наблюдатели, в частности Румовский, но не придали этому явлению должного значения и не сумели его истолковать. Правильного объяснения этого явления не дал никто из современников Ломоносова, а между тем этим открытием было положено начало физическому изучению планет. О том, что для жизни на планете необходима атмосфера и что у планет могут быть атмосферы, догадывались и предполагали и до Ломоносова, но конкретно об этом ничего не знали. Установленный же Ломоносовым факт бесспорно доказывал впервые сходство, по крайней мере, одной из планет — Венеры — с Землей в смысле наличия атмосферы. Ломоносов, убежденный в справедливости материалистической идеи о множественности обитаемых миров, дал впервые научную почву для обоснования этой идеи и сам сделал вывод о вероятности жизни на Венере ввиду наличия у нее атмосферы.

Рис. 27. Рисунок М.В. Ломоносова к описанию открытия им атмосферы на Венере 24 мая 1761 г.

Это открытие — одно из величайших по своему значению открытий Ломоносова и одно из величайших астрофизических открытий вообще, — не было достаточно оценено в царской России. Сообщение о нем было отпечатано на русском и немецком языках и было, по-видимому, распространено по зарубежным научным учреждениям. Однако и там открытие Ломоносова не было принято во внимание. Немецкие и английские астрономы, которым за рубежом продолжают приписывать открытие атмосферы вокруг Венеры, обнаружили ее в действительности лишь 30 годами позднее.

Еще в 1744 г., за 13 лет до начала своих более систематических занятий астрономией, Ломоносов перевел и опубликовал с целью популяризации в широких массах сочинение академика Гейнзиуса о комете, появившейся в этом году. Позднее он разработал оригинальную теорию строения комет и их хвостов, полагая, что в свечении этих небесных тел, как и в свечении полярных сияний, знакомых ему с детства, участвуют электрические явления, природу которых он изучал. Свою работу Ломоносов закончил известным заключением: «комет бледнего свечения и хвостов причина недовольно еще изведана, которую я без сомнения в електрической силе полагаю... сие явление с северным сиянием сродно». Мнение Ломоносова о большой роли электрических явлений в кометах, а тем более в полярных сияниях может быть признано справедливым и в современной науке, а в целом его теория комет долгое время была наилучшей.

В XVIII в. и даже позднее многие ученые держались самых странных и наивных взглядов относительно физической природы Солнца. Так, например, известный английский ученый Гершель, работавший позже Ломоносова, предполагал, что сам солнечный шар является темным и холодным, населен жителями, и только над его поверхностью кругом него находится раскаленная оболочка, излучающая свет и тепло.

Между тем Ломоносов представлял себе физическую природу Солнца совершенно правильно, гениально предвосхищая позднейшие открытия. В согласии с современной астрофизикой Ломоносов в поэтической форме описал свои воззрения на природу Солнца:

«Когда бы смертным толь высоко
Возможно было возлететь,
Чтоб к солнцу бренно наше око
Могло приближившись воззреть,
Тогда б со всех открылся стран
Горящий вечно Океан.
Там огненны валы стремятся
И не находят берегов,
Там вихри пламенны крутятся
Борющись множество веков,
Там камни, как вода, кипят,
Горящи там дожди шумят».

Только со второй половины XIX в. астрофизика, уже вооруженная методами фотографии, фотометрии, а главное, спектрального анализа, смогла развить подробнее представления о природе Солнца, гениально высказанные Ломоносовым на заре возникновения этого раздела науки.

Ломоносов, сформулировавший впервые важнейшие законы естествознания, — законы сохранения вещества и движения, — был последовательным ученым-материалистом, утверждавшим причинность явлений в природе и их взаимосвязь. Он поднимался до утверждения идеи эволюции природы, еще чуждой науке того времени. Так, например, он утверждал: «Когда и главные величайшие тела мира, планеты и самые неподвижные звезды изменяются, теряются в небе, показываются вновь, то в рассуждении оных малого нашего шара земного малейшие частицы, то есть горы (ужасные в глазах наших громады) могут ли от перемен быть свободными». В другой работе, говоря об универсальности законов природы, Ломоносов писал:

«Выдумывать более тонкие (пары) в комете представляю тем, кому нравится выдумывать совершенно иную природу, чем та, которая, как я на основании разума и опыта привык считать, по всюду себе подобна... Я натуру нахожу везде самой себе подобную. Я вижу, что лучи от самых отдаленных звезд к нам приходящие тем же законам в отвращении и преломлении, которым солнечные и земного огня лучи последуют, и для того тоже сродство и свойство имеют...».

В заключение заметим, что за свою короткую, но исключительно яркую и ценную деятельность в области астрономии Ломоносов, кроме того, успел создать русскую астрономическую терминологию. Он отбросил громоздкие и неудобные термины, взятые из иностранных языков, и либо заменял их русскими, либо придавал им благозвучные для русского слуха формы. Ему мы обязаны, например, терминами: созвездия, полнолуние, земная ось, глобус, квадрант, горизонт и многими другими.

С астрономической деятельностью Ломоносова мы встретимся еще и в других главах.

Примечания

1. Немецкая партия в Академии впоследствии вынудила Красильникова оставить Академию, несмотря на заступничество Ломоносова.