9. Систематичность звездных движений. Работы М.А. Ковальского

В 1783 г. В. Гершель по собственным движениям 13 звезд нашел, что солнечная система (короче — Солнце) движется к созвездию Геркулеса. Крупнейшие астрономы ставили этот вывод под сомнение, так как для его обоснования Гершелем было использовано слишком мало звезд.

В 1837 г. Аргеландер опубликовал в мемуарах Петербургской Академии наук первое надежное определение направления, по которому относительно звезд движется вся солнечная система, хотя его учитель, германский астроном Бессель, сомневался в возможности такого определения и в своих работах движения Солнца не учитывал. Но Аргеландер использовал движения звезд, определенные им с максимальной точностью, и подтвердил результат, полученный Гершелем. Труд Аргеландера был удостоен премии. О.В. Струве в 1842 г. подтвердил выводы Аргеландера и, учтя движение солнечной системы, получил более точно величину, характеризующую скорость прецессии. Но в этих выводах не предполагалось, что звезды могут иметь систематическое вращательное движение вокруг какого-то центра, подобно вращению планет вокруг Солнца, а такое движение могло быть. Эта мысль увлекла И. Мэдлера, который с 1840 г. заменил В. Струве на посту директора Дерптской обсерватории.

Мэдлер пытался доказать, будто бы Альциона, самая яркая звезда в звездном скоплении Плеяд, и является тем геометрическим центром, вокруг которого вращается звездная вселенная. В известном смысле эта мысль была прогрессивной, поскольку Ламберт, Гершель и Аргеландер предполагали, — по простой аналогии с солнечной системой, — что в центре звездной системы находится одиночное центральное светило, сверхгигантское солнце. Свой вывод Мэдлер основывал на анализе наблюдаемых перемещений звезд по небу, перемещений крайне малых и известных тогда лишь для 2—3 тысяч звезд, так что его конкретные выводы приняты были с недоверием. Особенно подробно критиковал работу Мэдлера пулковский астроном Петере, но Мэдлер всю жизнь продолжал отстаивать свое мнение, популяризируя его в своих общедоступных сочинениях. В частности, переработав свое исследование, Мэдлер, казалось, опроверг критику Петерса и вновь пришел к прежнему выводу.

М.А. Ковальский, тогда уже работавший в Казанском университете, решил проверить гипотезу Мэдлера, но подошел к вопросу совершенно оригинально. Критикуя сомнительную методику Мэдлера, Ковальский дал тот метод определения движения солнечной системы в пространстве, который ошибочно приписывается английскому ученому Эри. Этот метод, часто применяемый и сейчас, Эри разработал лишь одновременно с Ковальским или даже позже, тогда как первое практическое применение этого метода к массовому материалу было сделано именно Ковальским и опубликовано в том же 1860 г., когда Эри дал скорее лишь вычислительный пример. Применение этого метода к более обширному, чем у Эри, материалу сделал английский астроном Дункан лишь в 1864 г. Но при этом Дункан не счел нужным ссылаться на работу Ковальского, хотя работа последнего, напечатанная на французском языке, должна была быть ему известна, тем более, что Ковальский к этому времени уже был членом Лондонского астрономического общества.

Ковальский доказал, что, судя по известным движениям звезд, они образуют единую систему, но что возможность существования в ней одного центрального тела с гигантской массой исключена. Этот вывод Ковальского был подтвержден развитием науки уже в XX в., как и заключение В. Струве, что звезды реально концентрируются в пространстве к плоскости Млечного Пути. Между тем Мэдлер держался крайне устарелых представлений, что Млечный Путь в пространстве является действительно кольцом, состоящим из звезд.

В процессе своей критической работы Ковальский открыл замедление видимого движения звезд с приближением их к средней линии Млечного Пути, что, как мы теперь знаем, вызвано их в среднем большим расстоянием от нас.

Отвергнув ошибочные выводы Мэдлера, Ковальский, однако, не оставлял мысли, что в нашей дискообразной звездной системе обращения звезд вокруг некоторого центра могут происходить и притом под некоторыми углами к плоскости Млечного Пути. Он дал математическое решение задачи нахождения центра этого вращения из анализа видимых движений звезд. В качестве примера применения своего метода Ковальский рассмотрел видимое движение 40 известных в его время астероидов, обращающихся вокруг Солнца между орбитами Марса и Юпитера. Из этих движений он вывел теоретически положение Солнца, видимое в данный момент с Земли и достаточно близкое к его действительному положению. Этим Ковальский доказал полную применимость его метода к отысканию геометрического центра звездных вращений, но к звездам применять его не стал, справедливо учитывая недостаточность и неточность данных о движениях звезд в его время.

Двенадцать лет спустя Г. Гюльден описал (на шведском языке) весьма сходный метод исследования, также примененный им для пробы к астероидам. Здесь Гюльден, кстати сказать, довольно долго работавший в России (в Пулкове) и знавший работы Ковальского, не упоминает, однако, о нем. Хотя приоритет Ковальского в этом вопросе совершенно очевиден, некоторые историки науки приписывают открытие способа изучения вращения Галактики именно Гюльдену или даже английскому астроному Эддингтону, жившему и работавшему уже в XX в. Этот же, по существу, метод применил в 1927 г. голландец Оорт, обнаруживший, наконец, по сильно возросшему и уточненному материалу о движениях звезд реальное вращение Галактики. Между тем в действительности Ковальский решил задачу раньше, полнее и точнее, чем Гюльден, что замалчивалось историками астрономии, например Р. Вольфом (1892 г.) и Г. Кобольдом (1926 г.).

Наконец, в той же работе Ковальский применил метод обнаружения преимущественных направлений в движениях звезд в отдельных участках неба. Введение этого метода постоянно приписывают голландцу Каптейну, пришедшему к этому выводу сорока годами позднее. Если бы Ковальский располагал тогда данными о движениях звезд в южном полушарии неба, то он неизбежно открыл бы тогда же и существование двух так называемых «потоков Каптейна» в движениях звезд, которые в конце концов нашли свое объяснение в явлении вращения Галактики.

В общем работа Ковальского содержит ряд идей и методов, которые так или иначе влияли на развитие звездной астрономии до начала XX в. М.А. Ковальский во многом опередил крупнейших ученых своей эпохи. Его труды как бы заключили собой тот яркий период развития звездно-статистических работ, сделанных в России, которым мы обязаны В.Я. Струве, О.В. Струве, Петерсу, Аргеландеру и Мэдлеру. Мировая наука XX в., опираясь на несравненно большие технические и математические возможности, добытые в процессе развития науки, должна была констатировать правильность их научного предвидения.

Крупнейшие работы по звездной астрономии, описанные выше и выполненные в России в середине XIX в., в значительной мере опередили состояние науки той эпохи, и поэтому они не могли иметь столь же яркого продолжения. До конца XIX в. подобных обобщающих работ вообще не было, так как не накопилось еще достаточного фактического материала о положениях и движениях звезд.

В этот период у нас, как и за рубежом, велись работы более частного характера. Например, на обсерваториях в Пулкове, Киеве и др. выводились собственные движения звезд, велись работы по определению параллаксов ближайших звезд, — визуально на меридианном круге Н.Н. Евдокимовым в Харькове, а также фотографически С.К. Костинским в Пулкове (в конце XIX и в начале XX вв.). Впрочем, эти работы, как и измерения двойных звезд, по своей методике относятся скорее к области астрометрии.

Измерения двойных звезд, много десятилетий проводившиеся в Пулкове В.Я. Струве, его сыном и внуком, продолжались там же на больших телескопах Ф.Ф. Ренцем (с 1887 г.), В.В. Серафимовым (до 1900 г.), А.П. Соколовым (1897—1905), Г.Н. Неуйминым (1911—1913) и А.Н. Высотским (1913—1915), в Харькове Л.О. Струве, в Казани В.А. Барановым и в Москве П.К. Штернбергом (фотографически). Неуймин впервые ввел у нас применение оборачивающей призмы для исключения систематических ошибок. Много измерений двойных звезд на 9-дюймовом рефракторе выполнил в конце XIX и начале XX вв. С.П. Глазенап.

Из исследований, касающихся строения звездной системы, следует отметить еще доказательства облакообразного строения Млечного Пути, которые были даны в 1900—1901 гг. В.В. Стратоновым в Ташкентской обсерватории и которые являются одним из первых подходов к изучению клочковатости Галактики, в то время как многие ученые стремились рассматривать Галактику как правильный эллипсоид, с равномерно меняющимся внутри него числом звезд.