Потом Майкл спросил у Галатеи:
– Теперь тебе понятно, как аккуратные часы, которые ходят одинаково в разных точках мира, могут помочь в определении широты и долготы?
– Ну зачем ты спрашиваешь, Майкл! – укоризненно сказала Галатея. – Это же так просто! Проще может быть только тангенс.
Примечания для любопытныхГибралтар– заморская территория Англии, расположенная на берегу Гибралтарского пролива, отделяющего Европу от Африки.
Ла-Манш, или Английский канал, – пролив между Англией и Францией.
Карл II(1630–1685) – король Англии и Шотландии с 1660 года.
Людовик XIV(1638–1715) – французский король, прозванный «король-солнце». Царствовал 72 года – дольше всех европейских монархов.
Джон Флемстид(1646–1719) – королевский астроном, первый директор Гринвичской обсерватории.
Луиза де Керуаль(1649–1734) – фаворитка короля Карла II.
Клодсли Шовелл(1650–1707) – английский адмирал. Погиб при крушении флагманского корабля.
Джеймс Брэдли(1692–1762) – английский королевский астроном с 1742 года.
Джон Харрисон(1693–1776) – талантливый английский часовщик, который более пятидесяти лет потратил на создание точного морского хронометра.
Леонард Эйлер(1707–1783) – знаменитый математик. Родился в Швейцарии, работал в России и Берлине. Автор более 800 научных работ.
Алекси Клеро(1713–1765) – французский математик и астроном.
Тобиас Майер(1723–1762) – немецкий астроном, известный своими исследованиями Луны.
Невил Маскелайн(1732–1811) – английский астроном, с 1765 года – директор Гринвичской обсерватории. В 1766 году основал британский астрономический ежегодник, публикующий точные эфемериды планет и Луны.
Джеймс Кук(1728–1779) – английский капитан, совершивший два кругосветных путешествия. Открыл Гавайские острова и был убит туземцами в своём третьем плавании вокруг земного шара.
Сет Чендлер(1846–1913) – американский астроном, открывший колебания оси Земли с периодом в 430 дней и размахом в несколько метров. Причина существования таких колебаний до сих пор неизвестна.
Сказка о музыканте Гершеле, который расширил космос вдвое
Ньютон, основатель современной науки и её математических методов, умер в 1727 году, но джинн научного и технического прогресса, которого выпустил на волю фермер Ньютон, продолжал раскручивать маховик истории, всё ускоряя и ускоряя его. Каждый год приносил какое-нибудь яркое достижение в науке и технике:
1728– английский часовщик Джон Харрисон (1693–1776) сконструировал пружинный маятник с частотой качания, не зависящей от температуры.
1729– англичанин Джеймс Брэдли открыл аберрацию – смещение звёзд из-за движения Земли и конечности скорости света.
1730– французский хирург Георг Мартин (1702–1741) сделал первую трахеотомию – операцию с разрезом дыхательного горла.
1731– английский астроном Джон Бэвис (1695–1771) открыл звёздную туманность Краб (обозначенную позже как объект M1 в каталоге Мессье).
1733– англичанин Джон Кей (1704–1764) запатентовал «летучий челнок», который революционизировал ткацкую промышленность.
1734– французский учёный Рене Реомюр (1683–1757) опубликовал книгу о насекомых, основав тем самым науку энтомологию.
1735– шведский химик Георг Брандт (1694–1768) впервые в истории открыл металл, ранее полностью неизвестный людям, – кобальт. В этом же году английский учёный Джордж Гадлей (1685–1768) догадался, что в земной атмосфере существуют две огромные ячейки циркуляции (ныне ячейки Гадлея): воздух, нагретый на экваторе, поднимается вверх и растекается на большой высоте на север и на юг. На северной и на южной широтах в 30 градусов остывший воздух снова опускается и возвращается к экватору – погреться.
1736– француз Шарль Мари де ла Кондамин (1701–1774), математик и путешественник, во время своего путешествия по джунглям Амазонки увидел, как индейцы собирают и изготавливают каучук.
1738– швейцарец Даниил Бернулли (1700–1782) заложил основы теории газов, предположив, что они состоят из мелких и быстрых частиц материи.
* * *1738 год был отмечен и тем, что у немецкого музыканта Гершеля, который увлекался звёздным небом, родился сын Вильгельм. Мальчик был музыкально одарён и к четырнадцати годам уже профессионально играл на скрипке и гобое. Вильгельм служил музыкантом в военном оркестре. Ему было всего девятнадцать, когда его полк послали в Англию. Его младшая сестра Каролина Лукреция Гершель была двенадцатью годами моложе Вильгельма и очень любила своего старшего брата. Когда он уезжал за море, в далёкую страну, девочка безутешно плакала. И Вильгельм поклялся сестре, что он обязательно вернётся за ней.
Клятвы, данные детям, никто из взрослых не держит – чего только не скажешь второпях, чтобы ребёнок не плакал?
– Это неправда! Мама, ты всегда выполняешь свои обещания! – возмутилась Галатея.
– Я стараюсь, но так написано в сказке, которую я читаю, – улыбнулась Дзинтара и продолжила: – Война, сотрясавшая Европу, развеяла по разным странам всех братьев Каролины. Отец семейства умер, и повзрослевшую Каролину ждало безрадостное будущее. В восемнадцатом веке девушкам из бедных семей не полагалось думать о серьёзной профессии. Их обычным уделом были мечты о замужестве, кухня и шитьё.
– Р-р-р! – зарычала Галатея. Она не хотела прерывать маму, но не высказаться не могла.
– Такая судьба была не по сердцу Каролине, и девушка, которой уже исполнилось двадцать два, впала в отчаяние.
К тому времени Вильгельм стал Вильямом и известным музыкантом в английском городе Бате.
В ненастный, холодный день Каролина получила из далёкой Англии письмо от любимого брата. Девушка открыла конверт и не поверила своим глазам: брат звал её к себе! Вильям купил трёхэтажный дом в Бате и предлагал Каролине переехать к нему и начать карьеру певицы сопрано.
Никогда ещё Каролина не была так счастлива. Брат не забыл своего обещания, данного совсем маленькой девочке!
И вот Каролина стоит на палубе парусного корабля, плывущего в Англию. Плеск волн и хлопанье парусов наполняют девушку новой, неслыханной раньше музыкой.
На пристани, к которой причалил корабль, Каролину ждал её брат. Только увидев заплаканное и сияющее лицо сестры, Вильям понял до конца, какое правильное письмо он ей послал.
– Молодец! – одобрил Гершеля Андрей.
– Каролина стала вести хозяйство в доме холостого брата и с успехом выступать с его оркестром. Её начали приглашать оркестры других городов. Вильям стал не только известным музыкантом, но и композитором, написавшим за свою жизнь двадцать четыре симфонии.
Но звёзды имели другие виды на музыканта Вильяма Гершеля и певицу Каролину Гершель.
В детстве Вильям, кроме музыки, увлёкся сначала математикой, потом оптикой, а затем беспамятно влюбился в астрономию! Став взрослым, Вильям даёт уроки музыки днём, вечером отливает и шлифует бронзовые зеркала для телескопов системы Ньютона, а ночью наблюдает звёздное небо. «Когда он спит?» – спросите вы. Лучше не спрашивайте!
Часть дома была превращена в литейную мастерскую. Каролина ужасалась, глядя на усталого брата, который задыхался от едких испарений и жары: плавить медь в домашних условиях было делом не только грязным и трудным, но и опасным. Плавильная печь однажды лопнула, и расплавленная бронза хлынула на каменные плиты пола, которые стали трескаться с ужасным шумом.
Но Каролина была верным ассистентом Вильяма: она помогала ему в наблюдениях звёзд и даже кормила брата с ложечки, когда он не мог отвлечься от шлифовки бронзовых зеркал. Однажды Вильям шестнадцать часов не отрывал рук от полировки огромного зеркала.
– Никогда не думала, что астрономы могут быть такими героями! – сказала Галатея.
– Тридцатишестилетний Вильям Гершель построил телескоп с 500-кратным увеличением и начал систематические наблюдения неба – без зарплаты, просто по просьбе души, которая не могла жить без звёзд. Сестра ассистировала ему и вела записи.
Так прошло семь лет.
Ночью 13 марта 1781 года Гершель заметил среди ярких точечных звёзд туманное пятнышко.
«Какая необычная звезда!» – удивлённо подумал музыкант-астроном и записал координаты нового светила в журнал наблюдений, отметив, что обнаружил «или любопытную туманную звезду, или, возможно, комету».
Взволнованный Гершель оторвался от телескопа лишь тогда, когда небо посветлело, и новый объект стал невидим.
Следующая ночь была облачной, и, к досаде Вильяма, увидеть странную звезду не удалось.
15 марта развиднелось. Гершель поспешил к телескопу и, удивлённый, обнаружил, что новый объект за два дня сместился относительно звёзд.
«Значит, это комета!» – решил астроном и сообщил о своём открытии в Гринвичскую обсерваторию. Круг наблюдателей нового объекта значительно расширился, а королевский астроном Маскелайн высказал предположение, что, возможно, это новая планета.
К лету накопилось значительное количество наблюдений новой «кометы». Петербургский академик Лексель провел расчёты орбиты нового светила и сообщил, что оно находится на почти круговой орбите с радиусом в девятнадцать раз большим, чем расстояние от Земли до Солнца и в два раз большим, чем орбита Сатурна. Период обращения нового тела вокруг Солнца был 84 года.
Значит, Гершель действительно обнаружил не комету, а целую новую планету?!
Это была сенсация!
Тысячелетиями люди видели пять планет, двигающихся по небу. Птолемей думал, что они вращаются вокруг Земли. Коперник доказал, что эти планеты вращаются вокруг Солнца, как и наша Земля. Поэтому Земля оказалась обычной планетой в Солнечной системе – одной из шести. Но во всех научных системах мира Сатурн, расположенный от нашего светила в девять с половиной раз дальше, чем Земля, был самой дальней планетой, краем Солнечной системы. В этом были уверены все – Аристотель и Платон, Птолемей и Коперник, Кеплер и Ньютон, астрономы и епископы. Все знали, что за Сатурном располагались лишь звёзды! Весть об открытии огромной планеты, в четыре раза большей, чем Земля, и почти в пятнадцать раз массивнее её, пронеслась по Европе и Америке, потрясая умы людей и меняя привычную картину мира.
Каролина была горда за своего брата и радовалась, что в его открытиях есть часть и её труда.
Новую планету Гершель открыл неожиданно, но было ли это открытие случайным? Он пишет: «Сложилось мнение, будто Уран привёл в поле зрения моего телескопа счастливый случай, но полагать так – явная ошибка. Ведь я последовательно рассматривал каждую звезду… а потому в ту ночь настал её черёд быть открытой. …Если бы в этот вечер мне помешало какое-нибудь дело, я нашёл бы её в следующий, а телескоп мой был так хорош, что при первом же взгляде на неё я различил диск планеты».
Действительно, открытие Урана было неожиданным, но закономерным итогом трудолюбивых и кропотливых наблюдений неба Гершелем.
В том же году Гершель был избран членом Королевского общества учёных, а годом позже английский король назначил музыканта Гершеля своим личным астрономом. Вильям вместе с Каролиной переезжают ближе к королю. Бывший музыкант, а ныне знаменитый астроном строит всё более и более крупные телескопы, самый большой из которых имеет диаметр зеркала в метр и двадцать сантиметров.
– Вот так музыкант! – восхитилась Галатея.
– Открытия следуют одно за другим: за несколько лет Гершель обнаруживает два спутника Урана: Титанию и Оберон, а потом и два новых спутника Сатурна: Энцелад и Мимас.
Гершель измерил период обращения Сатурна, определил направление движения Солнца среди соседних звёзд, заметил сезонные изменения полярных шапок Марса, открыл двойные звёзды и выпустил первый каталог таких звёзд с исследованием их орбит. Изучая солнечный спектр, Гершель открыл невидимое инфракрасное излучение.
– А как он это сделал? – спросил Андрей.
– С помощью призмы Гершель разложил в радугу солнечный свет, падающий на его стол. И вдруг заметил, что термометр, лежащий в тени, но рядом с пятном света, стал быстро нагреваться. Гершель понял, что за пределами видимого солнечного спектра есть невидимое излучение, которое нагрело градусник.
– Какой он был умный, этот Гершель! – сказала ревниво Галатея.
– С помощью своего телескопа Гершель обнаружил тысячи звёздных туманностей и галактик. Он первый понял, что наша Галактика – остров из звёзд, окружённый сравнительной пустотой, и оценил размер Млечного Пути в семь тысяч световых лет. Эта оценка, на самом деле занизившая реальный размер нашей Галактики больше чем в десять раз, потрясла современников Гершеля и показалась им чудовищно огромной.
Многие открытия музыканта-астронома были неожиданны, но случайными их, действительно, никак назвать нельзя – Гершель вел наблюдения неба каждую ясную ночь свыше тридцати лет.
Лишь тяжёлая болезнь заставила семидесятилетнего астронома наблюдать звёзды реже.
* * *Главным достижением Гершеля является, конечно, обнаружение новой планеты. Гершель доказал, что эпоха великих открытий в Солнечной системе ещё не закончилась, что в ней могут быть и другие планеты.
Вдохновлённые открытием Урана, астрономы бросились искать новые планеты в Солнечной системе. В первую очередь, они стали искать их между Юпитером и Марсом. Известно правило Тициуса – Боде, по которому радиус орбитыу каждой планеты в полтора-два раза больше, чем у её внутренней соседки. Новичок Уран подтвердил это правило, двигаясь вокруг Солнца ровно в два раза дальше Сатурна.
Исключением являлся лишь Юпитер, который в три с лишним раза дальше Марса. Поэтому астрономы давно подозревали, что в пустоте между Марсом и Юпитером что-то прячется. И действительно, в 1801 году итальянский астроном Пиацци открыл в этой зоне небольшую планетку Цереру. За шесть лет было открыто ещё три планетки с похожими орбитами.
По предложению Гершеля эти планетки стали называть астероидами, так как при наблюдениях они были «звездоподобны» – то есть не имели диска, типичного для больших планет при телескопическом наблюдении. За двести лет в поясе астероидов были открыты сотни тысяч тел!
Открыв Уран, Гершель расширил размер Солнечной системы вдвое. На могиле астронома-музыканта написано: « Он разбил преграды неба».
Певица Каролина Гершель сама превратилась в опытного астронома: открыла четырнадцать туманностей, а также восемь новых комет, став первой в мире женщиной – открывательницей комет.
После смерти брата Каролина завершила работу по составлению каталога из двух с половиной тысяч звёздных туманностей, которые наблюдал Вильям.
За это Королевское астрономическое общество наградило Каролину золотой медалью. В её честь назван 281-й астероид – Лукреция.
– Какой замечательный человек, эта Каролина Гершель, я так рада за неё! – не утерпела Галатея. Дзинтара кивнула головой:
– Жизненный путь Каролины был долгим и полным событиями. Она вошла в историю как одна из самых знаменитых женщин-астрономов. Каролина прожила девяносто семь лет и стала свидетелем не только открытия Урана, но и того, как он вызвал волнение среди астрономов и указал им дальнейшую дорогу на неведомые окраины Солнечной системы.
Но это уже совсем другая история.
Примечания для любопытныхСветовой год– расстояние, которое свет проходит за год в вакууме без учёта гравитационного поля. Диаметр Млечного Пути составляет 100 тысяч световых лет. Расстояние от Солнца до Земли свет проходит всего за 500 секунд.
Вильгельм (Вильям) Гершель(1738–1822) – знаменитый астроном и музыкант, открыватель планеты Уран.
Каролина Лукреция Гершель(1750–1848) – астроном, сестра Вильяма Гершеля.
Андрей Иванович Лексель(1740–1784) – русский астроном, специалист по кометам.
Джузеппе Пиацци(1746–1826) – итальянский астроном, монах и открыватель Цереры.
Иоганн Тициус(1729–1796) – немецкий физик и математик. В 1766 году установил правило Тициуса – Боде.
Иоганн Боде(1747–1826) – немецкий астроном. Опубликовал в 1772 году правило Тициуса – Боде.
Правило Тициуса – Боде: радиусы орбит планет можно вычислить по простой формуле 0,4 + 0,3 × 2 n(расчёты ведутся в а. е. – астрономических единицах). Получим (слева от черты – вычисленное по правилу Тициуса – Боде значение, справа – реальный радиус орбиты):
0,4/0,39 а. е. Меркурий (n = —`)
0,7/0,72 а. е. Венера (n = 0)
1,0/1,00 а. е. Земля (n = 1)
1,6/1,52 а. е. Марс (n = 2)
2,8/2,9 а. е. (Церера) (n = 3)
5,2/5,20 а. е. Юпитер (n = 4)
10,0/9,54 а. е. Сатурн (n = 5)
19,6/19,2 а. е. (Уран) (n = 6)
38,8/30,1 а. е. (Нептун) (n = 7)
В скобках указаны планеты, не открытые на момент формулировки правила Тициуса – Боде. Природа этого правила точно неизвестна. Видимо, такой порядок расположения планет отражает условия их формирования в газопылевом облаке.
Сказка об Адамсе и Леверье, поймавших Нептун на математический крючок