«Фортуну вижу я в тебе или Венеру…»

Уста премудрых нам гласят:
Там разных множество светов;
Несчетны солнца там горят,
Народы там и круг веков:
Для общей славы божества
Там равна сила естества.
М. В. Ломоносов

История открытия Ломоносовым атмосферы Венеры довольно широко известна и неоднократно описана, но многие ее детали не ясны и сегодня. Концепция, которой следовал Ломоносов (это была идея о множественности обита­емых миров), уже в его время существовала более 200 лет; она логически вытекала из системы Коперника, за приверженность ей в 1600 году сожгли на костре Джордано Бруно. Логика Ломоносова была проста: если обнаружится хотя бы одна планета, у которой есть атмосфера, подобная земной, значит, теория имеет право на существование.

«Тогда появился на краю Солнца пупырь…»

26 мая (ст. ст.) 1761 г. был просто уникальный день – Венера должна была пройти между Землей и Солнцем и выглядеть для наблюдателя с Земли темным кружком на фоне Солнца. Ломоносов был единственным, кто понял, что если у Венеры есть атмосфера, то она должна преломлять солнечные лучи, в результате чего вокруг темного диска планеты появится свечение (нимб). Увидеть его можно будет только в первые моменты прохождения планеты, на фоне черного неба. В ожидании этого дня Ломоносов готовился к проверке своей теории: закупал телескопы, планировал экспедиции, определил время прохождения Венеры для многих городов России. Что же он увидел? В его отчете говорится (приводится в сокращении, квадратные скобки и нумерация наши): «...господин коллежский советник и профессор Ломоносов любопытствовал у себя больше для физических примечаний, употребив зрительную трубу о двух стеклах длиною в 4½ фута. К ней присовокуплено было весьма не густо копченое стекло, ибо он намерился только примечать начало и конец явления и на то употребить всю силу глаза, а в прочее время прохождения дать ему отдохновение. Ожидая вступления Венерина на Солнце [...] увидел наконец, что солнечный край чаемого вступления стал неявственен и несколько будто стушеван, а прежде был весьма чист и везде равен [эффект 1] (смотри B, фигура 1) [...] После с прилежанием смотрел вступления другого Венерина заднего края, который, как казалось, еще не дошел, и оставался маленький отрезок за Солнцем; однако вдруг показалось между вступающим Венериным задним и солнечным краем разделяющее их тонкое, как волос, сияние, так что от первого до другого времени не было больше одной секунды [эффект 2] [...] При выступлении Венеры из Солнца, когда передний ее край стал приближаться к солнечному краю и был (как просто глазом видеть можно) около десятой доли Венерина диаметра, тогда появился на краю Солнца пупырь (смотри A, фиг. 1), который тем явственнее учинился, чем ближе Венера к выступлению приходила (смотри фиг. 3 и 4). LS значит край Солнца, mm – выпуклистое перед Венерою Солнце [эффект 3]. Вскоре оный пупырь потерялся, и Венера показалась вдруг без края (смотри фигуру 5); nn – отрезок, хотя весьма малый, однако явственный. Полное вырождение, или последнее прикосновение Венеры заднего края к Солнцу при самом выходе было также с некоторым отрывом и с неясностию солнечного края [эффект 4] […]

По сим примечаниям господин советник Ломоносов рассуждает, что планета Венера окружена знатною воздушною атмосферою, таковою (лишь бы не большею), какова обливается около нашего шара земного. Ибо, во-первых, перед самым вступлением Венеры на солнечную поверхность потеряние ясности в чистом солнечном крае B значит, как видится, вступление Венериной атмосферы в край солнечный [эффект 1]. При выходе Венеры прикосновение ее переднего края произвело выпуклость [эффект 3]. Сие не что иное показывает, как преломление лучей солнечных в Венериной атмосфере...» (Ломоносов М. В. Полн. собр.соч., т. 4, с. 367—368).

Не всем, наверное, понятен один нюанс: на Солнце смотреть невооруженным глазом нельзя (особенно в телескоп), и для защиты зрения применяют темные ослабляющие в 100 000 раз фильтры. Ломоносов же использовал существенно более слабый фильтр – «не густо­ копченое стекло», только для того, чтобы иметь хоть какую-то надежду увидеть свет, преломленный от тонкой атмосферы, если он будет слаб... Он вполне мог потерять зрение и выжечь сетчатку глаза, но сознательно пошел на это!

Дальше события происходили очень быстро: 28 июня 1761 г. Ломоносов сделал официальный доклад в Академии наук о своем открытии, а уже 4 июля сдан в печать и 17 июля вышел в свет в 250 экземплярах труд Ломоносова на русском языке «Явление Венеры на Солнце Наблюденное в Санктпетербургской Императорской Академии наук маия 26 дня 1761 года», где все разложено по полочкам. Поучительно дополнение к этому сочинению, в котором великий ученый рассказывает, почему его открытие важно, рассуждает о возможности жизни на Венере или других планетах, о том, что это не противоречит Библии, и о том, что вопрос, христиане ли венерианцы, ставить рано... Уже в августе 1761 г. пионерный труд был переведен на немецкий язык: «Erscheinung der Venus vor der Sonne beobachtet bey der Kayserlichen Academie der Wissenschafften in St. Petersburg, den 26 May 1761. Aus dem Ruischen bersezt» (St.Petersburg, 1761) – и 20 экземпляров было отправлено зарубежным ученым...

Возвращаясь к вопросу о возможности жизни на Венере, поставленному в начале статьи, отметим: несмотря на рассуждения и предположения Ломоносова, до самого последнего времени все-таки считалось, что жизни там нет. Но в январе 2012 г. профессор Л. Ксанфомалити из Института космических исследований РАН (Москва) опубликовал статью, в которой осторожно предполагает возможность существования живых форм на Венере – к таким выводам он пришел, проведя детальный анализ множества фотографий, сделанных стациями «Венера» в 80-х годах прошлого века. Так что, может быть, точку в этом вопросе пока ставить рано.

Приоритеты и проходимцы

Вернемся в XVIII в. В конце 1761 г. и начале 1762 г. из 117 экспедиций возвратились более 170 астрономов, посланных наблюдать явление Венеры на диске Солн­ца (включая четыре пункта наблюдений в России). Это очень редкое астро­номическое событие происходит парами примерно раз в 120 лет, и измерения длительно­сти прохождения Венеры в 1761 г. позволили впервые довольно точно определить расстояние от Земли до Солнца по методу англичанина Галлея – примерно в 150 млн км (за этим-то и посылались экспедиции). Несколько наблюдателей написали в своих заметках, что видели светлые арки вокруг Венеры (эффекты 2 и 3) и размытые края Солнца в точках касания (эффекты 1 и 4) на входе и выходе, но никто не понял их природу.

В России наблюдения прохождения Венеры по диску Солнца проводились в Академической обсерватории А. Д. Красильниковым и Н. Г. Кургановым, М. В. Ломо­носовым в его доме на Фонтанке; академиками И. А. Брауном и Ф. У. Т. Эпинусом в частных обсерваториях в Санкт-Петербурге, Н. И. Поповым и С. Я. Румовским в Иркутске и Селенгинске соответственно; французский аббат, член Парижской Академии Жан Шапп Д’Отрош (Jean Chappe d’Auteroche) проводил наблюдения в Тобольске. Приезд француза сопровождался перепиской между Парижем и Петербургом: в России к этому времени уже были свои ученые, которые могли проводить астрономические наблюдения. Но как бы там ни было, Шапп Д’Отрош 15 месяцев пробыл в России, восемь из которых в Сибири, семь – в Петербурге.

Ломоносов получил и выслушал доклады тех, кого сам снаряжал в экспедиции и поддерживал, в том числе и Шаппа Д’Отроша. Румовский и аббат тоже видели арки света (об этом написано в отчетах), обоим Ломоносов объяснил их значение. По предложению Ломоносова, работа Шаппа была опубликована в 1762 г. в Петербурге – «Mmoire du passage de Vnus sur le Soleil, contenant aussi quelques autres observations sur l’astronomie et la dclinaison de la boussole, faites Tobolsk en Sibrie l’anne 1761. St.-Ptersbourg, 1762» («Мемуар о прохождении Венеры по Солнцу, заключающий также некоторые другие наблюдения по астрономии и о склонении магнитной стрелки, произведенные в Тобольске, в Сибири в 1761 г.). Предполагается, что Ломоносов и Шапп Д’Отрош поделились результатами наблюдений: Шапп сообщил, что тоже видел ободок света вокруг Венеры (не претендуя на приоритет открытия и объяснения явления атмосферы). Француз уехал на родину, но что-то, видимо, было сказано между ними такое, отчего в 1764 г. Ломоносов делился своими опасениями с Академией наук: «Известно ж, что и здесь издаваемые о России чрез иностранных известия не всегда без пороку и без ошибок, служащих России в предосуждение: сверх того, Гмелин и Шапп не доброхотные нам примеры показали» (Полн. собр. соч., т. 9, с. 416—417). Академик Иоганн Гмелин, один из первых исследователей Сибири, уехал из России до истечения срока контракта с Академией под поручительство Ломо­носова и академика Г. Ф. Миллера и мало того что не вернулся, но опубликовал свои записки о Камчатской экспедиции, где неодобрительно отзывался о деятельности российских властей в Сибири (Reise durch Sibirien von dem Jahre 1733 bis 1743. Gttingen, Verlegts Abram Vandenhoecks seel., Wittwe, 1751—1752. Bd.1—4).

Михаил Васильевич Ломоносов скончался в 1765 г., а еще через три года, в 1768 г., Шапп д’Отрош полностью оправдал его подозрения – во Франции был издан его труд «Voyage en Sib rie : fait par ordre du roi en 1761; contenant les murs, les usages des Russes, et l’etat actuel ...enrichi de Cartes g ogr.,de Plans / par m. l’abb Chappe d’Auteroche («Путешествие в Сибирь по приказу Короля в 1761 году...»). Именно с ним, а не с астрономическими наблюдениями, аббат Шапп Д’Отрош вошел в историю XVIII в. К сожалению, внимание публики чаще было обращено не на пятую часть сочинения Шаппа – о его наблюдениях прохождения Венеры по диску Солнца, а на первую – о России, Сибири и «русских нравах». Насыщенная грязной предвзятостью и глупостями книга описывала пьян­ство русских, их сексуальную распущенность, трусость, предательское коварство, склонность к тирании и раболепию, отсутствие всяческой морали, неспособности к простым человеческим чув­ствам, например, любви и привязанности к детям, более того, выводила все это из традиции пользования баней и наказания кнутом. Вряд ли эта книга привлекала бы до сих пор внимание исследователей – пасквилей на русских и до Шаппа, и после него написано немало. Но в 1770 г. в Амстердаме на французском языке был опубликован ответ на «Путе­шествие в Сибирь» – «Antidote, ou examen du mauvais livre superbement imprim intitul» и следующее пояснение: «Разбор дурной, но великолепно напечатанной книги под заглавием „Путешествие в Сибирь по приказу короля в 1761…“» Это опровержение измышлений Шаппа Д‘Отроша приписывают Екатерине II, поэтому не забывают и книгу, столь взволновавшую автора «Антидота».

В 1769 г., спустя четыре года после смерти Ломоносова, произошло второе и последнее в XVIII в. прохождение Венеры по диску Солнца. Беспокойный аббат Шапп Д’Отрош отправился наблюдать его в Мексику (там Шапп заболел тифом и умер; все-таки он был настоящий энтузиаст науки!), опять видел ободок вокруг Венеры, так же как и американец Давид Риттельхауз (David Rittenhouse), друг Франклина, который ничего не знал об открытии Ломоносова. Оба опубликовали отчеты. Многие астрономы в 1769, 1874 и 1882 гг. видели дугу Ломоносова в мельчайших деталях. Тем не менее никаких выводов не последовало, и более полутораста лет открытие атмосферы Венеры приписывалось немцу Иоганну Шретеру (Johann Schrter) и англичанину Уильяму Гершелю (William Herschel). В 1790 г., спустя 29 лет после открытия Ломоносова, они наблюдали небольшие светлые «рожки» у наполовину освещенной Солнцем Венеры (из-за эффекта рассеяния света в атмосфере Венеры). Профессор Московского университета, выдающийся русский астро­ном и математик Д. М. Перевощиков еще в 1831 г. пытался обратить внимание научной общественности на приоритет Ломоносова в открытии атмосферы Венеры, но эта попытка не нашла должного понимания у зарубежных коллег.

Международный приоритет Ломоносова был публично восстановлен советскими астрономами только в 1950-х гг. Отмечалось, что Ломоносов был первым, кто опубликовал свой научный доклад (на русском и немецком языках), дал наиболее детальное описание этого явления и был единственным (sic!), кто дал полное и правильное физическое объяснение причины возникновения ободка преломлением солнечных лучей в атмосфере Венеры.

Кстати, тогда же было отмечено, что темные размазанные границы, наблюдаемые всеми, в том числе и Ломоносовым, – эффекты 1 и 4, – скорее всего, появляются из-за погрешностей телескопа и дрожания атмо-сферы Земли, так называемого эффекта «черной капли». А вот ободки света – эффекты 2 и особенно 3 – вызваны, дей­ствительно, атмосферой, их прекрасно видно в современные телескопы с Земли и из космоса. Итак, начиная с середины XX в. имя Ломоносова как открывателя атмосферы Венеры вошло в учебники, энциклопедии и книги на всех языках мира.

Новый век – новые истории

В преддверии очередного прохождения Венеры по диску Солнца в 2012 г. среди астрономов возникли споры по поводу того, мог ли Ломоносов вообще видеть этот пресловутый ободок. Несколько критически настроенных американских астрономов ставили под сомнение это открытие, ссылаясь на свой опыт наблюдения прохождения в 2004 г., когда им было трудно разглядеть такое тонкое явление даже пользуясь современными инструментами, которые, предположительно, должны были быть намного лучше телескопов XVIII в.

Чтобы положить конец сомнениям, желательно было бы повторить наблюдения Ломоносова. Для такой реконструкции потребовались бы и телескоп, как у Ломо­носова, и точное воспроизведение деталей наблюдений, и, конечно же, хорошая погода во время транзита Венеры 5—6 июня 2012 г. Для проведения наблюдений объединились исследователи из России (И. Нестеренко) и США (Ю. Петрунин, А. Кукарин, В. Шильцев).

При подготовке к реконструкции выяснилось, что Ломоносов использовал 4,5-футовый рефрактор с двухлинзовым объективом и, как уже отмечалось, очень слабый фильтр («весьма не густо копченое стекло»), при этом регулярно давая отдых глазам. Было получено три косвенных свидетельства того, что Ломоносов использовал один из первых двухлинзовых ахроматов-рефракторов, выпускаемых с 1758 г. английскими мастерами John and Peter Dollond. Юрий Петрунин – историк телескопостроения, известный специалист по рефракторам и президент компании Telescope Engineering Company в Колорадо (США), нашел этому прямое доказательство. К тому же у него оказался уникальный телескоп точно такого же типа с официальной «родословной». Этот прекрасный инструмент высокого качества с апертурой объектива 68 мм был отправлен Александру Кукарину в Калифорнию, и тот провел с ним наблюдение транзита Венеры на территории Ликской обсерватории. Он использовал ослабленный фильтр (ослабление потока света лишь около 1/6000 вместо обычных 1/100 000) и соблюдал специальные процедуры, чтобы держать глаза отдохнувшими и на максимальной чувст­вительности. Для собственных наблюдений Юрий Петрунин подготовил еще один ахромат Dollond XVIII в. В. Шильцев также приобрел ахромат Dollond длиной 2,4 фута с объективом 40 мм о двух линзах, сделанный в самом конце XVIII столетия, и использовал специальное слабозакопченное стекло в качестве солнечного фильтра, на пределе терпимости глаза (последующие измерения показали, что его ослабление составляет всего 1/1700 в видимой части спектра). И. Нестеренко проводил наблюдения за Венерой в Новосибирске, в Обсерватории «ВЕГА» НГУ с рефрактором «C.West, London», датируемым приблизительно началом XIX в., длиной примерно 60 см к сожалению, имеющим малую входную апертуру (всего лишь 30 мм) и использовал очень слабый фильтр 1/400.

Наконец, настал день наблюдений, результаты которых безоговорочно подтвердили правотуЛомоносова! Александр Кукарин видел яркие усики, торчащие из диска Солнца и огибающие Венеру при транзите, а позже и полную дугу-ободок света вокруг планеты. Владимир Шильцев заметил яркий «ус» вокруг диска Венера. Все это – эффекты преломления солнечных лучей в атмосфере Венеры. Оба наблюдателя были впечатлены высоким качеством изображения в старинных рефракторах Dollond. Конечно же, кроме успеха были и неудачи. Юрию Петрунину не повезло с погодой и атмосферными условиями в Колорадо, а инструмент, использованный в Новосибирске, оказался слишком слаб по сравнению с ломоносовским и не позволил рассмотреть никаких важных деталей.

Это был знаменательный день для тысяч астрономов во всем мире. В России, несмотря на плохую погоду во многих местах, где проводились наблюдения, более 20 исследователей сообщили, что видели ободки Ломо­носова на входе и/или на выходе планеты с диска Солнца, используя широкий спектр современных инструментов. Один из них даже предложил на форуме astronomy.ru специальный тост: «За пупырь!».

Вместо заключения

Несмотря на то что имя Михаила Васильевича Ломоносова широко известно и дорого каждому образованному русскому человеку, он все еще остается одним из наименее прочитанных и изученных наших гениев. Современные исследователи находят непочатый край работы в ломоносоведении. Наблюдения, организованные физиками-экспериментаторами в 2012 г., помогли приоткрыть завесу недомолвок и неясностей в событиях 1761 г., разобраться в условиях и методах наблюдений Ломоносова, повторить их по его рецептуре с помощью телескопов второй половины XVIII в. и полностью и безоговорочно подтвердить правильность выводов ученого. Похожие экспериментальные методы могут быть использованы для подтверждения и других замечательных открытий М. В. Ломоносова – от закона сохранения материи до опытов по замораживанию ртути, от изобретения ночезрительной трубы до исследований с центроскопическим маятником, от технологии производства смальт до изобретения вертолета. 

Литература

Ломоносов М. В. Полное собрание сочинений. М.; Л., Т. 4. С. 367—368.

Ломоносов М. В. Явление Венеры на Солнце Наблюденное в Санктпетербургской Императорской Академии наук маия 26 дня 1761 года. [СПб, Тип.Акад.наук, 1761].

Ксанфомалити Л. В. Венера как естественная лаборатория для поиска жизни в условиях высоких температур: о событиях на планете 1 марта 1982 г. // Астрономический вестник. 2012. Т. 46. № 1. С. 44.

Тюличев Д. В. Книгоиздательская деятельность Петербургской Академии наук и М.В. Ломоносов. Л., 1988.

Каррер д’Анкосс Э. Императрица и аббат: Неизданная литературная дуэль Екатерины II и аббата Шаппа д’Отроша / Пер. с франц. О. А. Павловской. М.: Олма-Пресс, 2005.

Пользуемся случаем, чтобы поблагодарить Ю. Л. Менцина, А. М. Черепащука (ГАИШ), Ю. К. Чистова, М. Ф. Хартанович, К. М. Воздиган (МАЭ РАН), А. Р. Нестеренко (НГУ), М. С. Аксентьеву (УФН), Р. З. Сагдеева (University of Maryland) и R. C. Crease (SUNY) за много­численные консультации и помощь в подборе материала