Аристарх Аполлонович Белопольский (1854—1934)

В списке отечественных астрофизиков имя Аристарха Аполлоновича Белопольского стоит рядом с именем Федора Александровича Бредихина. Уже этого вполне достаточно, чтобы судить, какой большой вклад сделал ученый в науку.

Отец Белопольского был культурнейшим человеком своего времени. Переехав из провинции в Москву, он работал надзирателем 2-й Московской гимназии, а позднее контролером Московско-Ярославской железной дороги. Бывая у хозяина дороги, известного покровителя и ценителя искусств С.И. Мамонтова, отец познакомился с И.Е. Репиным и с другими видными людьми. Старший Белопольский любил собирать в своем доме интересное общество из представителей науки и искусства. У него водились даже запрещенные книги, вроде герценовского «Колокола».

Это окружение благоприятно влияло на молодого Белопольского. Всю жизнь он с большой любовью относился к литературе и искусству, особенно к музыке.

Уже в раннем возрасте у Аристарха обнаруживается заметная тяга к техническому конструированию и изобретательству. Позднее это увлечение стало страстью, неотъемлемой частью его характера.

Среднее образование Белопольский получил во 2-й Московской гимназии. В 23 года он окончил физико-математический факультет Московского университета. Поступая в университет, молодой человек мечтал о профессии инженера. Но все получилось по-другому. А произошло это так. На одной из лекций по астрономии Ф.А. Бредихин обратился к слушателям с вопросом:

— Дорогие студенты, не найдется ли среди вас механика-любителя, который помог бы мне в техническом переоборудовании некоторых астрономических приборов? Дело в том, что по штату такой механик не положен, а без него мы как без рук. Может быть, кто-нибудь из вас согласится послужить науке?

Откликнулся студент Белопольский. Он охотно согласился помочь профессору. Вышло так, что Аристарх увлекся работой и стал неофициальным техническим помощником самого Бредихина, который в то время налаживал фотометрические наблюдения, требовавшие разного рода технических приспособлений.

Вот здесь-то и пригодились технические знания студента. С этого времени и начался процесс превращения студента-математика, мечтавшего о профессии механика, в ученого-астронома.

Белопольский был мастером на все руки. Его увлечения не исчерпывались одним только техническим конструированием. В студенческие годы он хорошо изучил все секреты фотографирования и стал неплохим фотографом-любителем.

Бредихин в лице Белопольского получил хорошего помощника. Теперь было кому делать не только технические приспособления к приборам по его чертежам, но и проводить систематическое фотографирование ночного неба.

После окончания университета по настоянию Бредихина 23-летнего юношу оставляют при университете. Федор Александрович пожелал подготовить себе надежную смену. И старый профессор не ошибся. Белопольский вскоре становится ассистентом Московской астрономической обсерватории, сменив на этом месте известного астронома В.К. Цераского, который по состоянию здоровья должен был уйти в длительный отпуск. Вот тут-то будущий ученый и показал, на что он способен. Продолжая дело, начатое Цераским, Белопольский под руководством Бредихина занялся систематическим фотографированием Солнца. Вскоре он стал большим мастером технического применения фотографии к различным вопросам астрономии и получил ряд очень важных фотографий изучаемых небесных объектов, в том числе удачный снимок лунного затмения, состоявшегося 4 октября 1884 года. Непрестанно совершенствуясь в фотографировании, Белопольский при помощи последнего применил новые методы определения радиуса Солнца.

Будучи участником научной экспедиции в г. Юрьевец для наблюдения солнечного затмения 19 августа 1887 года, ученый получил первоклассные фотографии короны Солнца, по которым можно судить о распределении яркости и внутренней структуре внешней солнечной оболочки.

Материал, относящийся к Солнцу, Белопольский положил в основу своей магистерской диссертации «Пятна на Солнце и их движение» (1887). Интересно, что в этой диссертации теоретические выводы ученый подтверждает весьма остроумным, им придуманным лабораторным экспериментом. Чтобы опытным путем подтвердить определенную закономерность в движении солнечных пятен, Белопольский брал стеклянный сферический баллон с жидкостью, в которую были помещены мелкие кусочки стеарина, и быстро вращал его. Эффект получился замечательный! Частички стеарина во вращающейся жидкости повторяли движение пятен на Солнце. Так удивительным образом законы гидродинамики «работали» на Белопольского!

В своей диссертации ученый самым убедительным образом показал, что на Солнце угловая скорость вращения убывает от экватора к полюсам. Ясно, что твердое однородное тело так вращаться не может. Это дало повод Белопольскому сделать вывод, что Солнце состоит из газов разной температуры и разной плотности.

Ученому исполнилось 34 года, когда он перешел на работу в Пулковскую обсерваторию. Для астронома это, конечно, много значило. Недаром когда-то ее называли «астрономической столицей мира».

Вскоре директором Пулковской обсерватории назначается Бредихин. Пульс деятельности обсерватории заметно усилился. Если до прихода Федора Александровича астрофизические работы стояли в тени, то под руководством нового директора они выдвигаются на первый план. Бредихин назначает Белопольского на должность астрофизика. Теперь интересы молодого ученого лежат в области звездной спектроскопии, где его ждут весьма фундаментальные открытия.

Еще в 1842 году австрийский физик Христиан Доплер установил свой знаменитый принцип, который в честь ученого называется «принципом Доплера». Суть его заключается в том, что при взаимном сближении или удалении источника звуковых колебаний и наблюдателя меняется частота звуковых колебаний, причем это происходит пропорционально скорости движения.

Сам Доплер полагал, что его принцип применим и для световых колебаний, но подтвердить это экспериментально не мог. Для световых колебаний принцип Доплера формулируется так: при движении источника света по лучу зрения должны смещаться линии в его спектре (по отношению к положению линий в спектре неподвижного источника), причем если источник света приближается к наблюдателю, то длина волны уменьшается, а линии спектра смещаются к фиолетовому концу спектра, если же источник света удаляется от наблюдателя, то длина световой волны увеличивается, а линии спектра смещаются к красному концу (эффект «красного смещения»).

Принцип Доплера открыл Белопольскому широкие возможности для исследований в области звездной Вселенной. Однако на пути всех этих исследований стояло одно «но», с которым надо было считаться. Известно, что для звуковых волн принцип Доплера довольно легко проверяется экспериментально, но для световых волн этот принцип в лабораторных условиях еще никем не был подтвержден. Вот почему применимость принципа Доплера к световым явлениям некоторыми учеными ставилась под сомнение. Короче говоря, нужен был лабораторный эксперимент, который доказал бы применимость принципа Доплера к световым явлениям, независимо от каких-либо теоретических построений. И эту экспериментальную проверку принципа Доплера реализовал Белопольский.

Казалось, что на пути эксперимента стоит непреодолимая трудность. В лабораторных условиях нужно было развить колоссальную скорость источника света: только при этом условии будет заметно смещение спектральных линий. Вот тут и пригодилась конструкторская «жилка» Белопольского.

После мучительных исканий и разного рода технических проектов выход, наконец, был найден, причем самым простым и неожиданным образом. Ученый сконструировал прибор, позволяющий в лабораторных условиях имитировать движение источника света с чрезвычайно большой скоростью, порядка сотен километров в секунду. Для этой цели он применил систему зеркал, которые являются гранями двух вращающихся в противоположных направлениях барабанов с параллельными осями. Последовательное отражение луча света от движущихся зеркал производило такой же эффект, как если бы перемещался сам источник света. Когда скорость источника достигла 700 метров в секунду, Белопольский измерением обнаружил сдвиг линий спектра отраженного солнечного луча. Наблюдаемый сдвиг был в полном согласии с принципом Доплера. После опытной проверки принцип Доплера стал законом и не вызывал больше сомнений при его применении к световым явлениям.

Опираясь на принцип Доплера, как на закон, Белопольский изучил скорость многих звезд по лучу зрения, или, как говорят, их лучевую скорость. Так, исследуя строение колец Сатурна путем измерения лучевых скоростей, ученый пришел к выводу, что эти кольца не сплошные и состоят из множества отдельных спутников, обращающихся по третьему закону Кеплера вокруг планеты.

Интересы Белопольского не исчерпываются сказанным выше. Ряд исследований он посвятил новым звездам, вспыхнувшим в конце XIX и начале XX века. Он оставил работы о скорости вращения Солнца, о природе и строении комет и т. д. Ученый много потрудился над совершенствованием астрономической техники и в этом направлении сделал ряд изобретений. Он опубликовал 273 научные работы. Это был труженик науки в самом высоком смысле слова. Ослепнув к концу жизни на один глаз, Аристарх Аполлонович не прекращал работы до последнего вздоха.

Белопольский еще при жизни достиг славы мирового ученого. В 1900 году он избирается академиком Петербургской академии наук. За выдающиеся открытия в области астрономии Парижская академия наук присудила ему в 1908 году золотую медаль, а через десять лет — премию Лаланда. Он был почетным членом многих иностранных научных обществ, включая Лондонское астрономическое общество и Итальянское общество спектроскопистов.

Будучи материалистом, ученый верил в неограниченные возможности человеческих знаний. Он стал классиком отечественной астрофизики. И если советский народ имеет большие достижения в освоении космоса, то дорогу к ним проложили такие ученые, как Белопольский.

Умер Аристарх Аполлонович на 80-м году жизни. Похоронен в Пулкове на обсерваторском кладбище.