10. Начало астрофизических исследований в России

Астрофизика как новый раздел астрономии, как применение физических теорий и методов к изучению физической природы небесных тел, возникла лишь во второй половине XIX в., поскольку лишь к этому времени был открыт спектральный анализ — главная основа астрофизики — и получили развитие методы фотометрии и ее теоретическое обоснование. Фотография в начале применения ее к астрономии по существу мало что давала для понимания физических свойств небесных тел и применялась преимущественно для астрометрических целей. Быстрое развитие астрофизики в XX в. стало возможным благодаря развитию физических методов наблюдения и таких важных для астрономии физических теорий как термодинамика, теория излучения, теория спектров.

В России, как и в других странах, астрофизические исследования начались с работ по фотометрии, которые требовали сравнительно скромного оборудования. Фотография с 60-х годов применялась только для изучения солнечных пятен в Вильно и для фотографирования солнечных затмений. Пионерский характер гелиофизических наблюдений в Вильно, начавшихся в 1866 г., мы уже отмечали. Однако в России развилось и изучение физической природы комет и метеоров, начатое Бредихиным в 60-х годах, чего почти не было в это время в других странах. Хотя созданная Бредихиным теория и называлась «механической теорией кометных форм», но Бредихин сумел перебросить мост от исследования механических движений в хвостах комет к физическому пониманию происходящих в них явлений.

Царское правительство Крайне скупо поддерживало развитие тех разделов астрономии, которые не представлялись практически необходимыми. Поэтому надлежащее оборудование для астрофизических работ удавалось приобрести немногим обсерваториям и заниматься такими работами могли лишь отдельные ученые, а о планировании научных исследований не возникало и мысли. Естественно, что обзор астрофизических работ в России начинается с изложения работ отдельных исследователей, но центральное место в последующем изложении займет характеристика деятельности крупнейших астрофизиков, работавших в России.

Пионерами в области астрофизических исследований в России были Пулковская и Московская обсерватории, причем в первой из них впервые начались фотометрические наблюдения, а во второй — астроспектроскопические.

Лишь в 1854 г. было четко установлено, какому количественному соотношению должно соответствовать различие блеска в одну звездную величину. Постепенно все больше и больше взамен глазомерных оценок блеска стали входить в практику сравнения блеска звезд при помощи фотометров, но до 70-х годов фотометрические работы носили по преимуществу экспериментальный характер.

В 1868 г. в Пулкове были приобретены визуальные фотометры, работу с которыми директор обсерватории О.В. Струве поручил бывшему в Пулкове на практике П.Г. Розену, исследовавшему эти приборы. После отъезда Розена (в 1869 г.) наблюдения (с 1870 г.) возобновил воспитанник Казанского университета Э.Э. Линдеман, определявший, в частности, минимумы блеска затменной переменной звезды Алголя (1870—1874 гг.).

Примерно в это же время (в 1872 г.) в Вильно Ф.К. Берг произвел фотометрическое определение прозрачности атмосферы. К сожалению, работа по фотометрии в Вильно не продолжалась, так как вскоре обсерватория сгорела и была упразднена.

В 1884 г. Линдеман выпустил каталог блеска 52 звезд в Плеядах — первый фотометрический каталог, составленный в России, а в 1895 г. — первый в мире каталог блеска 43 звезд в скоплении Персея.

В 1892—1894 гг. Э.Э. Линдеман по глазомерным, фотографическим и инструментальным оценкам построил кривые изменения блеска Новой, вспыхнувшей в созвездии Возничего, и ряда переменных звезд.

С 1875 г. наблюдения звезд с фотометром начал в Москве В.К. Цераский, о работах которого мы скажем ниже, а несколькими годами позднее А.К. Кононович в Одессе приступил к определению альбедо планет на основе фотометрических измерений. Полученные йм значения альбедо Марса, Юпитера и Сатурна, выведенные из многолетних наблюдений, были точнее, чем аналогичные измерения, предпринимавшиеся за рубежом. В конце XIX в. глазомерные оценки блеска переменных звезд и вывод кривых изменения их блеска начал С.П. Глазенап в Петербургском университете. Не ограничиваясь своими личными занятиями в этой области, он много сделал для привлечения любителей астрономии к наблюдениям переменных звезд. С этих пор изучение переменных звезд стало в России (как и в других странах) одной из тех областей астрономии, где любительские наблюдения играют особенно важную роль.

Эдуард Эдуардович Линдеман (1842—1897)

Астроспектроскопические исследования в России, как уже говорилось, начались прежде всего в Москве. Только в 60-х годах астрономы впервые начали изучать спектры небесных светил, и в 1868 г. одновременно несколькими учеными была открыта возможность наблюдений солнечных протуберанцев в спектроскоп в любое время, а не только при полных солнечных затмениях. В этом же году Б.Я. Швейцер приобрел для Московской обсерватории спектроскоп, специально для наблюдения протуберанцев, и в 1869 г. уже начал подготовку к печати результатов своих наблюдений протуберанцев, но болезнь и смерть помешали ему закончить этот труд. Свои наблюдения протуберанцев Швейцер проводил на большом рефракторе обсерватории, к которому был приспособлен спектроскоп.

Ф.А. Бредихин в 1872 г. на свои средства купил 4-х дюймовый рефрактор Мерца на экваториальной установке, также с целью наблюдения протуберанцев (в это время он еще не мог располагать большим рефрактором обсерватории, на котором предполагал продолжать свою работу Швейцер). С этим телескопом Бредихин начал наблюдения протуберанцев в своем имении на берегу Волги («Погост», вблизи Кинешмы), а потом, заменив в 1873 г. Швейцера в качестве директора обсерватории, продолжал эти наблюдения в Москве. Он вел их без перерыва в течение 11 лет. В самом начале наблюдений, еще в 1872 г., Бредихин точно измерил длину волны желтой линии гелия в спектре протуберанцев; в то время происхождение этой линии было еще загадочно. Бредихин зарисовывал форму протуберанцев и определял их положение. Позднее систематические наблюдения протуберанцев начались и на Одесской обсерватории, после того как Кононович при содействии Бредихина приобрел для этой цели спектроскоп.

Таким образом, спектральные работы в России начались на Московской обсерватории почти в одно время с началом их в передовых странах Западной Европы, а систематические и длительные наблюдения протуберанцев начались в России в тот же год, что и во Франции, Англии и Италии.

Кроме протуберанцев, Бредихин стал изучать спектры туманностей и измерял в них положение линий «небулия», который как и гелий, долгое время оставался загадочным для спектроскопистов. За свои исследования по астроспектроскопии Бредихин в 1889 г. был избран членом-корреспондентом Итальянского общества спектроскопистов.

В Пулкове астроспектроскопические исследования начались позднее, чем в Москве. Хотя упомянутые выше астрофотометрические работы были начаты в Пулкове в 1868 г., но астрофизика там развивалась медленно.

Правда, еще в 1866 г. директор Пулковской обсерватории О.В. Струве сделал в Академии наук доклад «О месте астрофизики в астрономии», а в 1868 г. он вместе с А.Ф. Вагнером визуально наблюдал линии спектра полярных сияний, но этот объект наблюдений не был астрономическим объектом. Впрочем, наряду с одновременно проведенными наблюдениями в Швеции это были первые наблюдения, установившие главные линии в спектре полярных сияний.

С 1876 г. Б. Гассельберг по поручению О.В. Струве организовал в Пулкове небольшую лабораторию и начал в ней свою работу. В первое время эта работа была узко лабораторной — изучались спектры земных газов, в частности углеводородов — таких, которые по спектру сходны с газами голов комет. С 1877 г. Гассельберг начал наблюдения хромосферы в телескоп и потом изучал спектры появляющихся комет. В спектре кометы Веллса им были обнаружены линии паров натрия. В 1880 г. он опубликовал первую в мире монографию о химической и физической природе комет. С 1882 г. Гассельберг был назначен на учрежденную в Пулкове должность астрофизика и начал работы по фотографированию спектров Солнца (1885) и земных газов; с 1886 г. он пробовал непосредственно фотографировать звезды, пользуясь тем, что к этому времени были изобретены сухие фотопластинки, тогда как прежде астрономы должны были сами изготовлять малочувствительные мокрые коллодионные пластинки, очень неудобные в работе. В Москве опыты по фотографированию звезд А.А. Белопольский начал на три года раньше. В 1889 г. Гассельберг, избранный в члены Шведской Академии наук, покинул Пулково.

Отношение директора обсерватории О.В. Струве к новому астрофизическому направлению в науке не было последовательным. Так, в отчете обсерватории за 1874—1875 гг. он писал, что отставание от новых, развивающихся отраслей науки противоречило бы основным установкам обсерватории и что им приняты меры к обеспечению астрофизических работ в Пулкове, к которым он вскоре и привлек Гассельберга.

С другой стороны, воспитанный в духе классической астрометрической школы и небесной механики, О.В. Струве недооценивал астрофизику, и в 1886 г., когда развитие астрофизики привело уже к открытию ряда важнейших явлений и закономерностей, писал следующее: «Пока все почти астрофизические заключения еще весьма далеки от научной строгости, присущей точной астрономии, которая неуклонно держась на математическом основании и постоянно стремясь не отстать и в наблюдениях от теории, с полным правом занимает первое место в ряду опытных наук. Не дай бог астрономии увлечься обаянием новизны и отклониться от этого жизненного принципа, освященного веками, и даже тысячелетиями».

Пулковская обсерватория, организованная для решения вопросов, составлявших до последней четверти XIX в. основное содержание астрономии, до некоторой степени стала отставать от преуспеяния на астрономическом фронте, который расширился благодаря возникновению астрофизики. Вероятно, не без учета этих обстоятельств О.В. Струве, бывший уже на склоне лет, в 1889 г. ушел в отставку, а на его место был назначен из Москвы Ф.А. Бредихин — яркий представитель нового, астрофизического направления. Бредихин сразу оживил астрофизическую работу в Пулкове, оказав влияние и на работу других обсерваторий, и уже через год после своего перехода в Пулково он писал: «Между разными соображениями, заметками и воззрениями я вынес еще одну отрадную мысль, что важный астрофизический отдел нашей Обсерватории при сделанных в последнее время заказах, приобретениях и приспособлениях... будет в состоянии соперничать со специальными заграничными учреждениями этого рода».

Директорство Бредихина было непродолжительным, но сменивший его О.А. Баклунд, хотя и был специалистом по небесной механике, продолжал развитие в Пулковской обсерватории астрофизических работ, не ослабляя, однако, и работ астрометрического направления, которые уже успели принести обсерватории мировую славу. При Баклунде в Симеизе было организовано по существу астрофизическое отделение Пулковской обсерватории и еще в 1912 г. для него был заказан метровый рефлектор, который тогда явился бы одним из крупнейших в мире. К сожалению, он был получен и установлен только к 1925 г.

Число астрофизиков в России в дореволюционную эпоху не было велико, но многие из них были учеными мирового значения. Наибольшее значение имели труды Ф.А. Бредихина, В.К. Цераского, А.П. Ганского, А.А. Белопольского, Г.А. Тихова и С.Н. Блажко, из которых последние трое продолжали свою работу и в советскую эпоху. Эти имена наиболее дороги советским астрофизикам и мы посвятим им отдельные очерки.