Шрифт:
Современная астрономия — весьма обширная наука. Она разнообразна и по своему содержанию и по методам исследования. В ней широко используются смежные науки — математика, механика и физика. Наряду с изучением расположения в пространстве и движения небесных объектов, астрономия занимается исследованием строения, физического состояния и химического состава космических тел, а также решает труднейшие вопросы происхождения и развития как отдельных небесных миров, так и целых систем, состоящих из многих и разнообразных элементов.
Однако двести и даже сто лет тому назад предмет астрономии был значительно, уже и ограничивался главным образом
В России потребность в астрономических наблюдениях особенно возросла в эпоху Петра I в связи с развитием мореплавания и составлением географических карт. По приглашению Петра в 1725 году приехал из Франции в Петербург астроном Иосиф Делиль, которому была поручена организация обсерватории. В это время в Петербурге на берегу Невы строилось здание для кунсткамеры, то есть музея разных редкостей, над которым по проекту Делиля была возведена трехэтажная башня для размещения обсерватории. Здесь были установлены различные астрономические инструменты, произведено определение географических координат обсерватории и начаты систематические наблюдения, связанные с географическими исследованиями в России.
Сложнейшей задачей в то время было определение географической долготы. Для этой цели наблюдали затмения Солнца и затмения спутников Юпитера, а также моменты кульминации Луны. В обсерватории проходили практику будущие путешественники, которые затем участвовали в ряде экспедиций и определили большое число географических пунктов как в Европейской, так и в Азиатской части России, послуживших для составления большой географической карты Российской империи.
Астрономы, работавшие на Петербургской обсерватории, наблюдали также редкие явления прохождения планет Меркурия и Венеры по диску Солнца; при этом прохождения Венеры использовались для определения расстояния от Земли до Солнца — основной астрономической меры длины, употребляемой для измерения всех расстояний во вселенной. Во время прохождения Венеры в 1761 году великий русский ученый М. В. Ломоносов открыл атмосферу на этой планете.
Однако, несмотря на ряд важных наблюдений, связанных с картографией России, на Петербургской обсерватории не было выполнено крупных научных работ, которые существенно способствовали бы развитию астрономии. Отчасти виной этому было неблагоприятное положение обсерватории почти в центре быстро растущего города на берегу туманной Невы. Поэтому еще в шестидесятых годах XVIII века возник проект выноса обсерватории за город. Но прошло не менее 70 лет, прежде чем этот проект осуществился.
В 1830 году выдающийся ученый, директор астрономической обсерватории в Дерпте (ныне Тарту, в Эстонской ССР) В. Я. Струве, уже прославившийся своими открытиями и измерениями двойных звезд, а также геодезическими работами в Прибалтике, вернулся из заграничного путешествия и доложил Николаю I об астрономических обсерваториях, которые он посетил в Западной Европе. Струве обратился к Николаю с предложением о постройке большой новой обсерватории в окрестностях столицы. Через три года этот вопрос получил разрешение, и в начале 1834 года был утвержден архитектурный проект новой обсерватории, составленный известным зодчим А. П. Брюлловым, а также выбрано место для строительства — ближайший к столице холм у деревни Пулково, в 17 верстах к югу от Петербурга. В том же году Струве был назначен директором будущей обсерватории и командирован за границу для заказа инструментов.
В отношении устройства и оборудования обсерватории Струве была предоставлена полная свобода с условием, чтобы все было самое лучшее. Это условие Струве выполнил самым совершенным образом. Он не только ясно понимал наиболее важные задачи, стоявшие перед современной ему астрономией, но и сумел предвидеть дальнейшее развитие науки на ряд десятилетий вперед. Обсерватория была построена и оборудована с расчетом возможно более полного удовлетворения тем запросам, которые ставила наука
Эти задачи были четко сформулированы в первом уставе обсерватории, введенном с начала 1839 года. Вот содержание § 2 этого устава, определявшего назначение обсерватории.
«Цель учреждения Главной Обсерватории состоит в производстве:
а) постоянных и сколь можно совершеннейших наблюдений, клонящихся к преспеянию астрономии, и b) соответствующих наблюдений, необходимых для географических предприятий в Империи и для совершаемых ученых путешествий. Сверх того с) она должна содействовать всеми мерами к усовершенствованию практической астрономии в приспособлениях ее к географии и Мореходству и доставлять случай к практическим упражнениям в географическом определении мест».
19 августа 1839 года (по новому стилю) состоялось торжественное открытие обсерватории, на которое были приглашены астрономы из всех русских обсерваторий и университетов.
По своему устройству, полноту и качеству оборудования Пулковская обсерватория сразу заняла одно из первых мест в мире. Главное здание обсерватории, расположенное в направлении с востока на запад, состояло из трех каменных частей, соединенных двумя деревянными галереями-павильонами. Каждая каменная часть венчалась круглой башней с конической крышей, которая могла поворачиваться для направления открывающегося в ней люка в нужное место небосвода. В центральной, большей башне был установлен самый большой и совершенный телескоп того времени — рефрактор с объективом диаметром в 38 см работы немецких оптиков Мерца и Малера, преемников знаменитого Фраунгофера в Мюнхене. Деревянные галереи имели по две закрывающиеся ставнями сквозные щели, через которые можно было наблюдать светила при их прохождении через меридиан. Здесь были установлены главные инструменты обсерватории: большой пассажный инструмент и вертикальный круг — в западной галерее, меридианный круг — в восточной. В восточной галерее оставалось свободное место для одного из будущих меридианных инструментов.
Поясним назначение этих инструментов. Одной из основных задач астрономии во все времена было и остается определение видимых положений звезд. Для этой цели на воображаемой небесной сфере проводится система кругов, вполне соответствующая меридианам и параллелям, мысленно проводимым на земном шаре. На Земле с помощью этих кругов исчисляются географические координаты — широта и долгота, определяющие положение точек на земной поверхности. В полной аналогии с этим на небесной сфере положения светил определяются астрономическими координатами — склонением, соответствующим географической широте, и прямым восхождением, соответствующим географической долготе.
Список звезд с определенными из наблюдений прямыми восхождениями и склонениями каждой звезды называется звездным каталогом. Первый каталог, дошедший до нас из глубокой древности, был составлен во II веке до н. э. греческим астрономом Гиппархом и содержал свыше 1 000 звезд.
Пулковская обсерватория. Вид с северной стороны (1868 год).
Сравнивая между собой звездные каталоги, составленные в разное время, можно выявить изменения в положениях звезд, происходящие с течением времени. Изменения эти вызываются разными причинами. Во-первых, постепенно изменяется положение Земли в пространстве, в частности меняется направление земной оси, вследствие чего и плоскость земного экватора медленно поворачивается, вызывая этим изменения координат звезд. Это явление называется прецессией; оно было открыто около 2 тысяч лет тому назад и объяснено Ньютоном в конце XVII столетия действием притяжения Луны и Солнца на экваториальную выпуклость Земли. Оказалось, что под влиянием этого притяжения, стремящегося опрокинуть земной шар, ось Земли, подобно оси волчка, совершает большое колебательное движение, описывая поверхность большого конуса, с периодом около 26 тысяч лет. Наряду с этим земная ось подвержена мелким колебаниям — вибрациям — с периодом в 18 лет. Такие колебания называются нутацией. Это явление было открыто в 1737 году английским астрономом Брадлеем и объяснено им как результат переменного по направлению притяжения Луны.