Первые определения параллакса Солнца астрономами Петербургской Академии наук в 1761-1769 гг. тема автореферата и диссертации по астрономии, 01.03.01 ВАК РФ

На правах рукописи

КУЗНЕЦОВА Алёна Борисовна

ПЕРВЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАЛЛАКСА СОЛНЦА АСТРОНОМАМИ ПЕТЕРБУРГСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК в 1761-1769 гг. (по архивным материалам)

Астрометрия и небесная механика История науки (история астрономии)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Санкт-Петербург 1998

[521.84 + 525.15 + 528.28] (091)

Специальность 01.03.01 — 07.00.10 —

Работа выполнена в Санкт-Петербургском Филиале Института истории естествознания и техники им. С.И.Вавилова Российской Академии наук

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

кандидат физико-математических наук, доктор философских наук Н.И.Невская

доктор физико-математических наук Д.Д.Положенцев,

кандидат физико-математических наук МЛ.Свешников

Ведущая организация:

Государственный астрономический институт им. П.К.Штернберга Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова

//час.^

мин.

Защита диссертации состоится на заседании Диссертационного совета (шифр К002.92.01) по присуждению ученой степени кандидата физико-математических наук при Главной астрономической обсерватории Российской Академии наук по адресу: 196140, Санкт-Петербург, Пулковское шоссе, д. 65/1, ГАО РАН.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГАО РАН.

Автореферат разослан

Ученый секретарь Диссертационного совета, кандидат физ.-мат. наук

Ю.А.Наговицын

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ ;

Актуальность работы * *

Для астрономов история их науки неразрывно связана с самим смыслом всей их деятельности. Для наилучшего использования возможно большего числа наблюдений, сохранившихся с древних вре-

ф

мен, астроному необходимо провести анализ этих наблюдений, выяснив все обстоятельства, при которых они выполнялись, а следовательно, заняться тем, что составляет: предмет собственно истории науки. Как писал основатель Петербургской астрономической школы XVIII в. Ж.Н.Делиль: "Все согласны с тем, что знание истории наук приносит пользу, но эти исследования, которые лишь полезны или приятны в некоторых науках, становятся совершенно необходимыми в астрономии, потому что эта наука основана только на наблюдениях, выполненных в разное время и в разных местах. Астрономы могут использовать эти наблюдения, лишь точно различив как моменты времени, так и места, и узнав все, что возможно о том намерении, с которым эти наблюдения предпринимались, и о том, как они служили развитию астрономии по мере накопления знаний в разное время" [ I, с. 161].

Как известно, горизонтальный параллакс Солнца позволяет оценить среднее расстояние от Земли до Солнца, и соответственно получить масштаб Солнечной системы, уточнить теории движения планет и т.д. Поэтому ученые издавна проявляли интерес к определению солнечного параллакса. Для решения столь важной проблемы проводились ставшие знаменитыми наблюдения прохождения Венеры по диску Солнца в 1761 и 1769 гг., основанные на использовании методов Э.Галлея (сравнения продолжительности явления в разных

*

*

точках Земли) и Ж.Делиля (сравнения самих моментов контактов, отнесенных к общему меридиану).

Экспедиции XVIII в. стали первым международным научным предприятием. По их результатам Энке была введена величина параллакса 8".57±0".037. В 1891 г. С.Нькжом из собранного материала и

вывел параллакс Солнца 8".79 ± 0".051.

В России прохождение Венеры в 1761 г. наблюдали: в Петербурге - М.В.Ломоносов, И.А.Браун, А.Д.Красильников, Н.Г.Курганов; в Тобольске — Шапп д'Отерош; в Иркутске - Н.И.Попов, Ф.Ох-тенский, М.Татаринов, мастер А.И.Колотошин; в Селенгинске -СЛ.Румовский и Е.Павинский.

. В мировой печати из результатов экспедиций 1761 г. в России широкую известность получили лишь наблюдения Шаппа д'Отеро-ша. Брошюра М.ВЛомоносова, сообщавшая об открытии им атмосферы на Венере, включала также наблюдения А.Д.Красильникова и Н.Г.Курганова. Результаты И.А.Брауна впоследствии напечатал М.Хелл. Результаты двух экспедиций 1761 г. в России были представлены в печати односторонне — только работами СЛ.Румовско-го. Исследования Н.И.Попова до сих пор не опубликованы, и, следовательно не изучались специалистами. Его рукописи считались бесследно утерянными. Однако в 1977 году Н.И .Невской, при разборе различных дел петербургских астрономов XVIII в., удалось найти и рукописи Н.И.Попова, относящиеся к экспедиции 1761 г.

Таким образом, наличие "воскресших" документов и рукописей послужило отправной точкой для настоящего исследования, в результате которого нам удалось оценить этот материал, ранее никогда не обрабатывавшийся ни историками науки, ни астрономами, и показать крк его можно использовать в дальнейшем.

В ходе исследования была отмечена возможность использования наблюдений прохождения внутренних планет по диску Солнца прошлых веков и в современной астрономии, несмотря на то, что определение величины параллакса Солнца из этих наблюдений уже давно потеряло свою актуальность. Так, наблюдения прохождений нижних планет и сопутствующие им наблюдения могут быть использованы для: 1) построения равномерной шкалы времени от XX до XVII вв.; 2) выявления макрофизических дрейфов частоты атомных стандартов; 3) выявления вариаций диаметра Солнца; 4) проверки теории движения Земли и Венеры на больших интервалах времени; 5) уточнения теории движения спутников Юпитера на больших промежутках времени.

Таким образом, в астрономии актуальны все качественные наблюдения (в том числе и XVIII в.), и со временем их ценность только возрастает.

Цель диссертационной работы

1. Проанализировать ранее не изучавшиеся наблюдения прохождения Венеры по диску Солнца XVIII в., выполненные петербургскими астрономами и ввести их в научный оборот, прокомментировав их с современной точки зрения, оценив их точность и пола

ноту.

2. Провести тщательное сравнение наблюдений экспедиций Н.И.Попова в Иркутске и СЛ.Румовского в Селенгинске 1761 г., а также сравнение между собой наблюдений СЛ.Румовского 1761 и 1769 гг.

3. Проанализировать события, ставшие причиной возникновения конфликта между Н.И.Поповым и С.Я.Румовским. Показать, что

именно в них кроется причина дискриминации Н.И.Попова как профессионального астронома и забвения его работ.

Научная новизна работы

Экспедиции по наблюдению прохождения Венеры 1761 и 1769 гг. в России, как ни странно, не становились предметом отдельного исследования. При огромном количестве литературы, обсуждались только некоторые аспекты этого вопроса, такие как:

1. Организация экспедиций XVIII в. в свете деятельности Петербургской Академии наук.

2. Экспедиции по наблюдению прохождения Венеры 1761-1769 гг. в России - как часть международного научного предприятия.

3. Подробный ход экспедиций - как освещение определенного периода в биографии каждого из ее участников.

4. Обсуждение публикаций результатов экспедиций - только как перечисление основных результатов (значения параллакса Солнца), т.е. без какого-либо строгого астрономического анализа. Лишь сообщение об открытии атмосферы Венеры М.ВЛомоносовым в 1761 г. нашло в литературе достойное отражение.

В диссертации применен комплексный подход к изучению русских экспедиций 1761 г. Мы считаем, что для достижения поставленных целей необходимо рассматривать экспедиции как единое целое, включающее в себя не только перечисленные выше аспекты, но и подробный математический анализ результатов наблюдений. Только так можно действительно оценить роль каждого участника экспедиции и результаты его работы, используя как строго научный анализ результатов наблюдений, так и исследование влияния психологических факторов на события.

Проанализированы ранее не изучавшиеся ни астрономами, ни историками науки наблюдения Н.И.Попова прохождения Венеры в Иркутске 1761 г. Изучены его журналы наблюдений, рукописи по их обработке и вычислению параллакса Солнца. Восстановлена научная репутация Н.И.Попова как астронома-профессионала высшей категории.

Научная и практическая ценность работы

В диссертации показано как исгорико-научное, так и астрономическое значение наблюдений прохождений нижних планет по диску Солнца. Введены в научный оборот ранее не изучавшиеся данные из журнала наблюдений Попова в Иркутске, а также результаты вычислений по ним. Проведенный нами анализ точности наблюдений позволяет считать их высококачественными (для уровня наблюдений XVIII в.). '

На основе анализа наблюдений Попова и других наблюдений прохождений нижних планет по диску Солнца XVIII в. отмечена возможность их использования и в современной астрономии, несмотря на то, что определение величины параллакса Солнца из этих наблюдений уже давно потеряло свою актуальность. Так, например, в настоящее время ряды наблюдений прохождений нижних планет (в основном пока Меркурия) и сопутствующих им наблюдений могут быть использованы для:

1) построения равномерной шкалы времени от XX до XVII вв. [6], реализация которой несомненно станет большим вкладом не только в теоретическую астрономию (астрометрию), но и в прикладные науки о Земле (геодезию).

2) возможности выявления макрофизических дрейфов частоты атомных стандартов, искажающих показания всех часов одинаковым образом [7].

3) выявления вариаций диаметра Солнца [8].

4) проверки теории движения Земли и Венеры на больших интервалах времени (как сигнальная точка в прошлом).

5) для уточнения теории движения спутников Юпитера на больших промежутках времени [9].

На защиту выносятся следующие результаты

1. Проанализированы наблюдения прохождения Венеры по диску Солнца 1761 и 1769 гт. в России. Впервые введены в научный оборот наблюдения прохождения Венеры Н.И.Попова в Иркутске 1761 г., и прокомментированы с современной точки зрения. Показано, что эти наблюдения - высококачественные и разнообразные, и могут бьггь использованы в современной астрономии.

2. Анализ и критика результатов астрономических наблюдений СЛ.Румовского в экспедиции 1761 г., на основе изучения архивных материалов экспедиции, а также его опубликованных работ по определению параллакса Солнца.

3. Восстановление научной репутации Н.И.Попова как профессионального астронома на основе изучения его рукописей.

4. Анализ конфликтной ситуации в Петербургской Академии наук (1764-1769) между Н.И.Поповым и С.Я.Румовским, позволивший вынести окончательное решение о несправедливом обвинении в научной недобросовестности Н.И.Попова.

Структура н объем диссертации

Диссертация состоит из предисловия, введения, пяти глав, заключения, списка литературы и 6 приложений. Текст диссертации изложен на 130 страницах, содержит 4 рисунка, 15 таблиц и библиографию, включающую в себя список архивных материалов (44 наименования) и список литературы (120 библиографических ссылок). Приложения занимают 120 страниц, включая 3 карты. Общий объем диссертации — 250 страниц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В предисловии обоснована актуальность темы диссертационной работы и определены ее цели. Сформулированы причины, послужившие отправной точкой для исследования, перечислены ключевые публикации по данной теме [2, 3, 4] и их основные результаты.

Во введении дан краткий обзор методов наблюдений прохождений внутренних планет по диску Солнца с целью определения параллакса [5]. Описаны три метода наблюдений, применявшихся в астрономии для этой цели в ХУШ-Х1Х вв. Сделан обзор результатов экспедиций XVIII в. по наблюдениям прохождений Венеры.

В первой главе подробно описана организация и ход экспедиций по наблюдению прохождения Венеры 1761 г. в России: Н.И.Попова - в Иркутск, С.Я.Румовского - в Селенгинск. Составлена карта маршрута следования двух экспедиций до мест назначения (Иркутск, Селенгинск) и обратно, с указанием даты прибытия в очередной пункт.

Впервые в одном месте собрана и наглядно представлена в сводной таблице подробная информация обо всех участниках на-

блюдений в России 1761 г., особенно об их профессиональных качествах как наблюдателей. Руководители двух экспедиций 1761 г., Попов и Румовский, по своим профессиональным знаниям и навыкам значительно отличались друг от друга:

1. Н.И.Попов к 1761г. имел за плечами 17-летний опыт астрономических наблюдений и строгую школу Ж.Н.Делиля.

2. С.Я.Румовский, хотя и талантливый молодой ученый, проявлявший интерес к физике и математике (почему его и посылали в Берлин на стажировку к Л.Эйлеру), только начинал свой путь в астрономии. Он имел всего лишь 8-месячный стаж наблюдателя под руководством физика Ф.У.Т.Эпинуса.

На основе рассмотренных материалов были сделаны следующие выводы:

1. Экспедиции 1761 г. в России были организованы наспех, за короткий срок, и лишь после призыва Ж.Ж.Лаланда к участию в пред-■ стоящих наблюдениях прохождения Венеры.

2. При подборе участников экспедиций имело место явное игнорирование руководством Академии опытных русских астрономов, учеников Ж.Делиля: Н.И.Попова, А.Д.Красильникова, Н.Г.Курганова. Кандидатура С.Я.Румовского была выдвинута президентом Академии К.Г.Разумовским, по предложению Ф.У.Т.Эпинуса. Только после вмешательства М.В.Ломоносова, руководителем одной из экспедиций был назначен Н.И.Попов.

3. Поспешная организация экспедиций 1761 г. способствовала развитию конфликтной ситуации между Поповым и Румовским.

Проведено сравнение подготовительных работ участников экспедиций к наблюдениям, которое позволило нам убедиться в отличных профессиональных знаниях и навыках Н.И.Попова как астронома. Стало также ясно, что Румовский, к сожалению, не обладал в

1761 г., достаточными навыками астронома-наблюдателя. Попов тщательно выбрал место наблюдения, детально описал его в рапортах и отчетах, и основательно подготовился к предстоящей работе. К сожалению, приготовления Румовского могут быть охарактеризованы двумя словами: спешка и небрежность.

Педантичность Н.И.Попова проявилась также и в строгом исполнении всех пунктов инструкции, обязательной для всех академических экспедиций. Помимо проведения астрономических наблюдений в Иркутске и на обратном пути в Петербург, он вел путевой журнал, включавший описание природы, растительного и животного мира, городов и сел, их населения, через которые проезжала экспедиция. Обращалось внимание на хозяйственную деятельность населения, его язык и обычаи. Собирались коллекции редких растений, животных, а также различных "куриозитетов" для пополнения коллекций Кунсткамеры и т.д. Кроме того, на местах Попов выбирал местных жителей, готовых проводить метеорологические наблюдения и присылать их в Академию. Этих добровольцев он снабжал термометрами, барометрами и соответствующими инструкциями.

Неопытность С.Я.Румовского в первой в его жизни экспедиции проявилась очень ярко: он не смог выполнить всех предписанных наблюдателям инструкций. Более того, он даже не сделал необходимого описания местоположения своей обсерватории, что граничит уже с халатностью.

В диссертации детально проанализированы рапорты наблюдателей в Академию. Они, по возможности, очень подробно цитировались нами в тексте (особенно это касается рапортов Румовского, ранее так полно не приводившихся и не изучавшихся в литературе). Из этих архивных документов ясно следует, что при наблюдениях прохождения Венеры 1761 г., несмотря на пасмурную погоду, группа

Попова, используя все возможности, уверенно отметила положение планеты на диске Солнца. Наблюдения же Румовского оказались неудачными. В своем первом рапорте об этих наблюдениях в Академию он не мог "не только за секунду или две, но и за двадцать ответствовать" [10, лл. 175-176].

Во второй главе проанализированы и описаны ранее не изучавшиеся работы Н.И.Попова по наблюдениям прохождения Венеры по диску Солнца в 1761 г., их обработке и вычислению параллакса Солнца. Все эти 13 рукописей (общим объемом около 700 страниц на латинском языке) были изучены, а 6 из них — отобраны для детального анализа. К каждой работе дана историческая справка и сопутствующая информация (о ее представлении и обсуждении в академической Конференции).

Журнал наблюдений [11] Попова в Иркутске полностью переведен и представлен в Приложениях 1 и 2. Выполнен статистический анализ и описание структуры журналов наблюдений с 23 мая по 26 ноября 1761 г. ст. ст. Они содержат:

1. Наблюдение, 26 мая 1761 г. ст. ст., прохождения Венеры по диску Солнца. Выполнено Н.И.Поповым (с помощью григорианской трубы в 8 футов с микрометром) и Ф.А.Охтенским (наблюдавшим с 9-футовой трубой). Поповым и Охтенским были отмечены 2-й и 3-й внутренние контакты планеты с краем Солнца (на входе и выходе). В промежутке между ними проводились тщательные микрометрические измерения 8-ми положений Венеры на диске Солнца (с их параллельной зарисовкой на диаграммах), а также измерения диаметров планеты (более 10) и Солнца. Наблюдение сопровождалось регистрацией показаний термометра и барометра, силы и направления ветра, описанием облачности.

2. Обязательные ежедневные сравнения показаний трех хронометров (утром, в полдень и вечером) для определения их суточного хода.

3. Практически ежедневные утренние и вечерние измерения полуденных высот Солнца (от 3-х до 22-х отметок), для выведения момента истинного полудня. Для этого использовался малый 1.5-футовый квадрант Кульпепера.

4. Ежедневные метеорологические наблюдения показаний двух малых термометров Делиля и барометра. Записи о силе ветра и его направлении, состоянии воздуха и его влажности, выпадающих осадках, движении облаков и т.д.

5. Наблюдения солнечных пятен (с 9 по !5 июня), с помощью квадранта Кульпепера и 6-футовой григорианской трубы. Фиксировалось количество пятен, а на диаграмме отмечалось их взаимное расположение.

6. Наблюдение солнечного затмения 23 мая.

7. Серия наблюдений с чертежом (18 июня) с целью определения ошибки инструмента (квадранта Кульпепера).

8. С 9 июля - ночные наблюдения в меридиане кульминаций звезд (а Ьуг, а р и у иМ1), центров Юпитера и Сатурна для определения широты; инструмент - большой квадрант в 2.5 фута.

9. Наблюдения затмений спутников Юпитера для определения долготы временной обсерватории, с помощью григорианской трубы; зарисовка диаграмм взаимного расположения спутников и планеты до затмения.

10.Наблюдения моментов кульминаций Луны.

11 .Исследование ошибки малого квадранта Кульпепера (24 июля и 4 сентября 1761 г.).

12.Наблюдение лунного затмения (1 ноября 1761 г.).

Проведенный анализ показал, что Попов проявил себя не только профессиональным наблюдателем, но и умелым организатором работы всех членов своей группы.

На основе этого журнала наблюдений нами была составлена таблица моментов для всего периода прохождения Венеры по диску Солнца 26 мая 1761 г. ст. ст. Из нее следует, что Попов использовал различные методы наблюдения: пограничные методы Галлея и Де-лиля, а также и неконтактный метод. Он отметил 9 положений Венеры на диске Солнца и подробно представил их на диаграммах.

В диссертации подробно описаны алгоритмы выведения широты и долготы, использованные Поповым. Они соответствующим образом прокомментированы с современной точки зрения: проведено тщательное сравнение величин широты и долготы Иркутска, полученных Поповым, с более поздними значениями, в том числе и современными. Оказалось, что широта Иркутска, выведенная Поповым (ф = 52°17'33"), отличается от современной на 40", а долгота (отсчитываемая от Петербурга, Я. = 4Ь 56т 185 ) — всего на 2* ! При сравнении результатов определения координат обсерватории Попова (XVIII в.) с современными данными по Иркутску учитывалось расстояние между этими точками.

Следует особо отметить, что в работе "Астрономические наблюдения прохождения Венеры по диску Солнца, выполненные 26 мая 1761 г. в Иркутске (в Сибири) Никитой Поповым, надворным советником, о[рдинарным] профессором астрономии Петербургской императорской академии наук и ее аденом, вместе с его сотоварищем Фадеем Охтенским, состоящим в той же Академии геодезистом и студентом первого курса по астрономии" [12], Н.И.Попов использовал весьма удобные методы изложения объемного и сложного материала:

1) Чрезвычайно подробно описал каждое отмеченное положение Венеры на диске Солнца, что позволило нам без труда восстановить путь планеты по иркутским наблюдениям и представить его на Рис.1 (стр. 15).

А Восток ^^^^ С ^ 20Г 2? Запад

В —у

Рис. 1. Положения Венеры на диске Солнца по наблюдениям 26 мая 1761 г. в Иркутске Н.И.Поповым.

1) Н.И.Попов составил уникальную таблицу с описанием 9-ти позиционных измерений Венеры на Солнце. Она полностью приведена в диссертации (в переводе с латинского языка). Описание наблюдений в работе Попова оказалась настолько детальной, что нам удалось восстановить некоторые утраченные чертежи из этой таблицы.

Сравнение этой таблицы Попова с подобными таблицами других астрономов XVIII в. показало, что его таблица представляет собой расширенный вариант. Тогда как традиционно таблицы того времени для описания наблюдений прохождений включали лишь

моменты 4-х контактов, Попов отметил 9 положений планеты на диске Солнца (из них - 3 контакта).

Однако, как выяснилось, Н.И.Попов был не только хорошим наблюдателем, но и крупным теоретиком, в чем убедил нас анализ его работы "Метод исследования параллакса Солнца из прохождения внутренних планет по его диску, наблюдаемого одновременно из разных мест на Земле" [13]. Стало ясно, что эта фундаментальная работа (объемом в 220 страниц) заслуживает гораздо более пристального внимания. Это мы и предполагаем сделать в дальнейшем. Следует отметить, что и многие другие работы этого незаслуженно забытого в настоящее время автора было бы весьма полезно изучить.

На основе анализа работ Н.И.Попова, базировавшихся на материалах иркутской экспедиции, обвинения в научной некомпетентности, исходившие от С .Я.Румовского на протяжении более трех лет (1764-1767 гг.), рассыпаются в прах. А забытые рукописи опытного наблюдателя и теоретика Н.И.Попова становятся еще более привлекательными для специалистов и несомненно заслуживают детального изучения и публикации с комментариями.

Третья глава посвящена анализу работ С.Я.Румовского по наблюдениям прохождения Венеры 1761 и 1769 гг. Как ни странно, детального сравнительного анализа этих наблюдений до нас никто не проводил, несмотря на то, что все труды Румовского по результатам экспедиций 1761 и 1769 гг. опубликованы (на латинском и русском языках) и уже частично использовались ранее разными исследователями. Нами впервые в литературе была описана структура этих работ. Проведенное сравнение показало, что отношение Румовского к наблюдениям 1761 и 1769 гг. было в корне различным. В 1761 г. он небрежно готовился к наблюдениям, не представил журнала наблюдений, да и в опубликованных статьях, посвященных этому прохож-

дению, не дал полной картины явления. В 1769 г. он аккуратно выполнил всю программу и представил по требуемой форме журнал наблюдений. Негативный опыт критики, незаслуженно обрушенной на наблюдения Попова 1761 г., заставил Румовского с полной серьезностью отнестись к наблюдениям 1769 г. Несомненно, определенную роль здесь сыграло то обстоятельство, что Л.Эйлер (у которого Румовский проходил стажировку в Берлине) в 1766 г. возвратился в Россию и возглавлял работы по организации экспедиций 1769 г. и обработке всех наблюдений'. В присутствии такого крупного ученого, Румовский сам подвергся бы справедливой критике (как в свое время Попов - несправедливой), если бы не выполнил всех пунктов единой для всех программы наблюдений.

В четвертой главе представлен обзор петербургских наблюдений А.Д.Красильникова, Н.Г.Курганова, М.ВЛомоносова и И.А.Брауна. Приведена их оценка на основании анализа, выполненного С.Ньюкомом и Г.Энке.

В пятой главе последовательно и детально изложены все события 1761-1769 гг. в Петербургской Академии наук (между двумя прохождениями Венеры). Они непосредственно касались Н.И.Попова, С.Я.Румовского и других участников наблюдений 1761 г. В эти годы шло бурное обсуждение результатов наблюдений и их публикации, приведшее к возникновению и обострению разногласий.

На основе детального анализа всех опубликованных и архивных материалов был подробно рассмотрен чудовищно затянувшийся спор между Н.И.Поповым и СЛ.Румовским (1764-1768 гг.), завершившийся увольнением Попова из Академии. Выяснилась несостоятельность обвинений Румовского, пытавшегося дискредитировать Попова как астронома-профессионала высшей категории, ученика Ж.Н.Делиля. Мы полагаем, что эта недостойная для Петербургской

Академии наук полемика, была вызвана отсутствием в ее штате крупных ученых-лидеров масштаба Ж.Н.Делиля, Л.Эйлера, М.ВЛо-моносова (из-за тяжелой болезни он практически не присутствовал на заседаниях Конференции), которые умели увлечь своих коллег интересными научными исследованиями, без которых коллектив Академии периода 1760-1766 гг. превратился в "вязкое болото". Изученные нами материалы убедительно показали, что основная причина недооценки работ Н.И.Попова и их забвение кроется в тяжелой обстановке, сложившейся в Академии наук того периода.

В заключении излагаются основные результаты диссертации.

Библиография включает в себя список архивных материалов (44 наименования) и список литературы (120 наименований).

В приложениях 1, 2, 3 приводится копия рукописного журнала наблюдений Попова в Иркутске 1761 г. на латинском языке и ее полный русский перевод, выполненный автором, с комментариями.

В приложении 4 полностью представлены все протокольные записи заседаний Конференции Петербургской академии наук (в авторском переводе с латинского языка) за период 1760-1769 гг., касающиеся организации экспедиций Н.И.Попова и СЛ.Румовского в 1761 г., обсуждения результатов их работ и публикации материалов по данному вопросу.

В приложении 5, 6 приводится картографический материал: планы г. Иркутска XVIII и XX вв., с обозначением места обсерватории Н.И.Попова; карта маршрута экспедиции Н.И.Попова 1761 г.

Апробация диссертации

Основные результаты работы докладывались автором: ♦ на Международной (российско-югославской) конференции "Саймон Ньюком и фундаментальная астрономия" (ГАО РАН, 1995);

♦ на XVII-й и XVIII-й годичных конференциях Санкт-Пегербургско-го отделения Национального комитета по истории и философии науки и техники (Петербург, 1996; 1997);

♦ на заседании сектора Истории академии наук и научных учреждений СПб Филиал Института истории естествознания и техники РАН (Петербург, 1997);

♦ на аспирантском семинаре в СПб Ф ИИЕТ РАН (Петербург, 1997);

♦ на астрометрическом семинаре в ГАО РАН (Петербург, 1998).

Основные результаты диссертации опубликованы в

следующих статьях:

1. Кузнецова А.Б. Журнал наблюдений Н.И.Попова // Институт истории естествознания и техники им. С.И.Вавилова. Годичная научная конференция, 1995. М.: "Янус", 1996, с. 149-150.

2. Кузнецова А.Б. Астрометрические наблюдения Н.И.Попова в 1761 г. // Наука и техника: вопросы истории и теории. Материалы к XYII конференции Санкт-Петербургского отделения Национального комитета по истории и философии науки и техники (19-21 ноября 1996 г.). Вып. XII. // СПб., 1996, с. 76-77.

3. Кузнецова А.Б. Петербургская Академия наук XVIII века и прохождения Венеры по диску Солнца // Наука и техника: вопросы истории и теории. Материалы к XVII конференции Санкт-Петербургского отделения Национального комитета по истории и философии науки и техники (19-21 ноября 1996 г.). Вып. XII. // СПб., 1996, с. 77-78.

4. Кузнецова А.Б. Русские определения параллакса Солнца в XVIII в. // Институт истории естествознания и техники им. С.И.Вавилова. Годичная научная конференция, 1997. 2 часть. - М.: "Янус-К", 1997, с. 36-37.

5. Кузнецова А.Б. М.И.Татаринов - помощник экспедиции по наблюдению прохождения Венеры в 1761 г. // Наука и техника: вопросы истории и теории. Материалы к XVIII конференции Санкт-Петербургского отделения Национального^комитета по истории и философии науки и техники (24-27 ноября 1997 г.). Вып. XIII. СПб., 1997, с. 74-75.

6. Кузнецова А.Б. Академическая Конференция и "спор" ученых (1764-1768) И Наука и техника: вопросы истории и теории. Материалы к XVIII конференции Санкт-Петербургского отделения Национального комитета по истории и философии науки и техники (24-27 ноября 1997 г.). Вып. XIII. СПб., 1997, с. 46-47.

Литература

1. Невская Н.И. Петербургская астрономическая школа XVIII в. // Л.: Наука, 1984.-238 с.

2. Невская Н.И. Никита Иванович Попов (1720-1782) // Л.: Наука, 1977.-110 с.

3. Павлова Г.Е. Степан Яковлевич Румовский (1734-1812) // М.: Наука, 1979.-200 с.

4. Адуло И.М. Проблема измерения величины солнечного параллакса и русские астрономические экспедиции XVIII века // Автореферат диссертации на соискание уч. степени к.ф.-м.н. М., 1993. - 15 с.

5. Михайлов A.A. Теория затмений И 2-е изд. Гос. Изд-во технико-теоретич. литературы, Москва, 1954, с. 171-195.

6. Свешников М.Л. Использование наблюдений больших планет для решения задач эфемеридной астрономии // Бюллетень института теоретической астрономии, 1985, т. XV, № 7 (170).

7. Gerharz W. Long-period time interval markers from Mercury transits // J. British astron. Assoc., 1975, 85, 2, p. 252-254.

8. Девяткин A.B. О 120-летнем астрометрическом ряде определений диаметра Солнца в Гринвиче // Проблемы Солнечной активности, Л., 1991, с. 73.

9. Емельянов Н.В. Взаимные покрытия и затмения в системе Галил-леевых спутников Юпитера в 1997-1998 гг. // Астрономический Вестник, 1996, т. 30, № 5, с. 413-421.

Ю.Дело об отправке экспедиций в Сибирь для наблюдений прохождения Венеры 26 мая 1761 г. // СПб Филиал Архива РАН (далее ПФА РАН), ф. 3, оп.1, № 809.

11.Попов Н.И. Запись астрономических наблюдений, произведенных [в Иркутске] с 23 мая по 22 июня 1761 г. Копия, заверенная Н.И.Поповым//ПФА РАН, P. I, оп. 51, № 20. —14 л.

12.Popowius N. Observationes Astronomicae Transitus Veneris per discum Solis anno 1761, Maji 26 die st. v. Irkuzki in Siberia habitae a Niceta Popow, consiliano aulico, in Academia scientiarum Imperiali Petropolitana Professore Astronomiae P.O. eiusdemque Academiae membro cum socio suo Thaddea Ochtenskio in eadem Academia geodetarum signifero et astronomiae studioso primi ordinis. (21 декабря 1763 г.). // ПФА РАН, P. I, on. 51, № 21. — лл. 1-38 об.

13.Popowius N. Metodus investigandi parallaxsin Solis ex transitus Planetarum inferiorum per discum eius in diversis Terrae locis simul observato. Accedunt observationes Astronomicae occasione transitus Veneris per discum Solis anno 1761 Irkuti habitae. (17 августа 1767 г.). II ПФА РАН, P. I, on. 77, № 30. — 111 л.

/ А.Б.Кузнецова / 21

/ • :"У Ъ Л / *** >'-'\

# / * V ^ * 7 / ^^ - А

/ /

у

Российская Академия наук Санкт-Петербургский Филиал Института истории естествознания

и техники им. С.И.Вавилова

Кузнецова Алёна Борисовна

ПЕРВЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАЛЛАКСА СОЛНЦА АСТРОНОМАМИ ПЕТЕРБУРГСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК в 1761 -1769 гг. (по архивным материалам)

Специальность 01.03.01 — Астрометрия и небесная механика

07.00.10 — История науки (история астрономии)

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

5!

I / Научный руководитель-

,. , ^ \ кандидат физ.-мат. наук,

$ доктор философ, наук, доцент

/I '

; \ Невская Нина Ивановна

Санкт-Петербург— 1998

Содержание

Предисловие....................................................................................4

Введение............................................................................................10

1. Использование наблюдений планет для определения

параллакса Солнца..........................................................................11

2. Метод Галлея или метод продолжительностей..............................13

3. Метод Делиля или метод абсолютных моментов контактов .... 16

4. Неконтактный метод или метод расстояний..................................19

5. Общие результаты экспедиций XVIII в. по наблюдениям прохождений Венеры........................................................................22

6. Краткий обзор публикаций..............................................................24

Глава 1. Организация и ход экспедиций 1761 г. в России ... 26

1. Первое информационное сообщение..............................................26

2. Дело об отправке экспедиций..........................................................29

3. Состав экспедиции и наблюдательный стаж участников..............30

4. Оснащение экспедиций....................................................................35

5. Дорога к месту наблюдения............................................................38

6. Подготовка к наблюдениям в Иркутске..........................................40

7. Подготовка к наблюдениям в Селенгинске....................................45

8. Сообщения о наблюдениях в рапортах участников экспедиций . 48

9. Сводка об участниках наблюдений 1761 г. в России......................53

Глава 2. Результаты наблюдений в Иркутске............................54

1. Перечень неопубликованных работ Н.И.Попова, связанных

с определением параллакса Солнца................................................55

2. Журнал иркутских наблюдений с 23 мая по 22 июня 1761 г..........57

3. Продолжение наблюдений с 23 июня по 23 ноября 1761 г............63

4. Вычисление широты и долготы г. Иркутска..................................66

5. Прохождение Венеры по диску Солнца..........................................71

6. Метод исследования параллакса Солнца........................................81

7. Вывод..................................................................................................87

Глава 3. Результаты наблюдений в Селенгинске....................88

1. Перечень работ С.Я.Румовского по определению параллакса Солнца................................................................................................88

2. Наблюдения прохождения Венеры в Селенгинске в 1761 г..........91

3. Наблюдения прохождения Венеры С.Я.Румовским в 1769 г. .. . 96

Глава 4. Петербургские наблюдения..........................................98

Глава 5. Академическая Конференция и "спор" ученых--------101

Заключение......................................................................................112

Библиография..................................................................................120

I. Список архивных источников........................................................120

H.Список литературы..........................................................................123

Список принятых сокращений......................................................130

Приложения......................................................................................131

I. Копия рукописи Н.И.Попова (на латинском языке): "Запись астрономических наблюдений, произведенных в Иркутске с 23 мая по 22 июня 1761 г." ............................................132

II.Русский перевод работы Н.И.Попова

"Запись астрономических наблюдений, произведенных в

Иркутске с 23 мая по 22 июня 1761 г." ............................................161

Ш.Выдержки из рукописи Н.И.Попова

"Продолжение астрономических наблюдений с 23 июня

по 15 ноября 1761 г. в Иркутске..." (копия)....................................210

IV.Выдержки из протоколов заседаний Конференции

Академии наук и архивных материалов за 1760-1769 гг................220

V.Планы г. Иркутска (XVIII и XX вв.)........................243

VI.Карта маршрута экспедиций Н.И.Попова

и СЛ.Румовского в 1761 г................................................................247

Предисловие

Как известно, горизонтальный параллакс Солнца позволяет оценить среднее расстояние от Земли до Солнца, и соответственно получить масштаб Солнечной системы, уточнить теории движения планет и т.д. Именно поэтому ученые издавна проявляли интерес к определению солнечного параллакса. Первые весьма грубые его оценки были сделаны еще Аристархом Самосским, Архимедом и Гиппархом. Результат Птолемея (II н.э.) п = 3' продержался почти неизменным вплоть до XVI в. и был лишь незначительно изменен Н.Коперником.

И.Кеплер, в 1627 г., составляя свои знаменитые "Рудольфовы таблицы" [II, 26], понял, что параллакс Солнца не должен превышать Г. Он же предложил уточнить эту величину, исходя из наблюдений прохождения нижних планет (Меркурия и Венеры) по диску Солнца. Однако наблюдать эти явления оказалось далеко не просто. Прохождения Меркурия происходят довольно часто, но условия наблюдений -весьма затруднительны1. Прохождения же Венеры — очень редкое явление, которое повторяется с промежутком в 8-121.5-8-105.5-8 лет. Наблюдение этих явлений убедило ученых в полезности полученных данных для уточнения солнечного параллакса. Дж.Грегори в 1663 г. обосновал это теоретически [II, 16], а Э. Галл ей в 1691-1716 гг. предложил первый практический метод астрономических наблюдений [II, 18, 19], на основе которого позднее Ж.Н.Делиль разработал свой усовершенствованный метод [II, 8, 10, 11].

Бурный рост экономики и морской торговли в XVIII в. способствовал развитию навигации и картографии. Необходимость точного определения широт и особенно долгот географических пунктов на су-

1 Так как Меркурий находится сравнительно близко к Солнцу, то наблюдать его можно только очень низко над горизонтом. Вследствие малости его угловых размеров во время нижнего соединения (12".9) наблюдения эти очень трудны [1, 68, с. 65].

ше и на море стимулировала разработку и совершенствование различных методов определения координат, а также точных астрономических таблиц. Для этого и нужно было как можно более точно знать основную астрономическую единицу — параллакс Солнца. Таким образом, именно в XVIII в. проблема определения его величины стала весьма актуальной. Для решения столь важной проблемы и проводились ставшие знаменитыми наблюдения прохождения Венеры по диску Солнца в 1761 и 1769 гг., основанные на использовании методов Гал-лея и Делиля.

Астрономические экспедиции, организованные с большим размахом, были отправлены в самые далекие и малодоступные районы мира. Экспедиции XVIII в. стали первым международным научным предприятием. Они положили начало плодотворному и столь развитому в наше время научному сотрудничеству различных стран мира. История организации и проведения зарубежных экспедиций 1761 и 1769 гг. по наблюдению прохождений Венеры по диску Солнца была детально изучена американским историком науки Г.Вульфом (H.Woolf) на основе архивных материалов США, Франции и Англии [II, 39]. В наблюдениях прохождения Венеры 1761 г. приняло участие более 120 наблюдателей из 62 стран мира. Наибольшее число экспедиций было организовано Францией, Англией и Россией. Научное руководство этим предприятием взял на себя Ж.Н.Делиль. Ведущая же роль в организации экспедиций 1769 г., по общему мнению, перешла от Франции к России.

В России прохождение Венеры в 1761 г. наблюдали: в Петербурге— М.В.Ломоносов, И.А.Браун, А.Д.Красильников,

Н.Г.Курганов; в Тобольске — Шапп д'Отерош;

в Иркутске — Н.И.Попов, Ф.А.Охтенский, М.И.Татаринов,

А.И .Колотошин;

в Селенгинске — С.Я.Румовский и Г.А.Павинский.

В 1769 г. организация наблюдений прохождения Венеры по диску Солнца в нашей стране развернулась еще шире [II, 78; 52, с. 108-115]. И, таким образом, в экспедициях работали: в Коле — С.Я.Румовский, Ф.А.Охтенский, Г.Бородулин; в Поное — Ж.А.Малле; в Умбе — Ж.-Л.Пикте; в Якутске — И.И.Исленьев; в Петербурге — Х.Майер; в Оренбурге — Л.Ю.Крафт; в Орске — Хр.Эйлер; в Гурьеве — Г.М.Ловиц, П.Б.Иноходцев.

В мировой печати из результатов экспедиций 1761 г. в России широкую известность получили лишь наблюдения Шаппа д'Отероша [II, 4, 5]. Остальные либо издавались малым тиражом и не посылались за границу, либо печатались с большим опозданием, да и то не все. Брошюра М.В.Ломоносова, сообщавшая об открытии им атмосферы на Венере, включала также наблюдения А.Д.Красильникова и Н.Г.Курганова [II, 76]. Она вышла в 1761 г. тиражом в 200 экземпляров, ни один из которых не был послан за границу. Наблюдения Н.И.Попова в нее не попали, так как работа была сдана в печать еще до возвращения его экспедиции из Иркутска. Наблюдения С.Я.Румовс-кого были опубликованы и в "Новых Комментариях" [II, 99, 101, 102], и в отдельных изданиях [II, 100, 105]. Результаты И.А.Брауна впоследствии напечатал М.Хелл [II, 23].

Публикация результатов наблюдений экспедиций 1769 г., а также вывода параллакса Солнца была более строгой и планомерной. Все они собранны в одном томе "Новых Комментариев" [II, 36], вместе с

обработкой результатов, выполненной под непосредственном руко-водствсщЛ .Эйлера.

Таким образом, из всего множества русских наблюдений XVIII в. прохождения Венеры по диску Солнца, неопубликованными и, соответственно, неизвестными, остались только наблюдения иркутской экспедиции Н.И.Попова 1761 г. Более того, впоследствии его наблюдения вообще стали считаться утерянными и у многих исследователей возникал вопрос: проводились ли подобные наблюдения вообще?

Пересмотром и новой обработкой результатов всех экспедиций XVIII в. по наблюдениям прохождений Венеры в XIX веке занимались И.Ф.Энке [II, 12, 13] и С.Ньюком [II, 34]. В нашем же столетии великолепное историческое исследование этого вопроса было проведено Г.Вульфом [II, 39]. Однако, и для этих ученых вопрос о результатах Н.И.Попова оставался открытым. Х.Вульф в своей книге, выражая сожаление по поводу отсутствия некоторых русских наблюдений, писал: "Кажется, все следы экспедиции Попова пропали, и никаких наблюдений прохождения Венеры в 1761 г. в Иркутске не проводилось" [II, 39, с.118, 119].

Одной из причин забвения этих наблюдений была длительная и бесплодная полемика Н.И.Попова с С.Я.Румовским, тянувшаяся до августа 1768 г. Румовский резко критиковал наблюдения А.Д.Красиль-никова и Н.Г.Курганова. Защищая работу своих товарищей от несправедливых, как он считал, обвинений Румовского, Попов выразил сомнение в точности его наблюдений. Он напомнил, что в первом отчете Румовский писал о полной неудаче своих наблюдений, хотя в дальнейшем и представил их Академии [II, 98, с. 513]. В качестве ответа Румовский расширил свой список авторов недоброкачественных, по его мнению, наблюдений, добавив в него и имя Н.И.Попова.

Как известно, еще в XVIII в., наблюдения Красильникова и Курганова посылались на отзыв А.Г.Пингре в Париж и были им резко раскритикованы, т.к. не совпадали с его собственными результатами. Пересмотр Энке всех результатов 1761 г., показал высокие качества наблюдений Красильникова и Курганова и неудовлетворительность данных их строгого судьи А.Г.Пингре. С.Ньюком в 1891 г. подтвердил эти выводы Энке и установил неточность наблюдений С.Я.Румовского и И.А.Брауна в 1761 г. [И, 34, с. 376]

Научная добросовестность Красильникова и Курганова, которую упорно отстаивал Н.И.Попов, была доказана еще в XIX в. Но суровый приговор, вынесенный заодно наблюдениям самого Попова около двухсот лет назад Академией, и в первую очередь Румовским, в обстановке, исключавшей объективность [II, 49, с. 45-51], до сих пор еще не был проверен специалистами-астрономами. Такая проверка совершенно необходима, так как утвердившееся в силу этого приговора мнение о неспособности Попова к астрономическим исследованиям находится в полном противоречии . с превосходной аттестацией, данной

ему как астроному не только Ломоносовым, Л.Эйлером, но и его учителем Ж. Н. Делил ем. Так, например, Л.Эйлер в письме к Шумахеру от 19 апреля 1749 г. прислал отзыв на сочинение Н.И.Попова "Метод наблюдения лунных затмений..." [II, 93] следующего содержания: "Сочинение г-на Попова я прочел с величайшим удовольствием и весьма изумлялся его остроумию. ...Попов не только вполне владеет всеми до сих пор употреблявшимися способами наблюдать затмения и вполне отчетливо сознает все недостатки этих способов, но ... [и] хорошо разбирается и в теории астрономии. ...Предложенные им методы не только новы, но очень хороши и удачно придуманы..." [II, 72, с. 113-114]. Кроме того, мнение академиков, установившееся после научной дискуссии Попова с Румовским по результатам их наблюдений

прохождения Венеры, разительно отличается от взглядов тех же ученых на работы Попова доэкспедиционного периода.

Долгое время выяснить вопрос о качестве наблюдений, выполненных в экспедиции 1761 г., и дальнейших работах Н.И.Попова, основанных на этих данных, не представлялось возможным, ввиду отсутствия первоисточников. Еще в примечаниях к 10-му тому собрания сочинений Ломоносова [II, 75, т. 10, с. 860], изданному в 1957 году, упоминаются только три рукописи Н.И.Попова, остальные считаются бесследно утерянными. Однако в 1977 году Н.И.Невской, при разборе различных дел петербургских астрономов XVIII в., удалось найти многочисленные рукописи и журналы наблюдений, среди которых были также и относящиеся к экспедиции 1761 года рукописи Н.И.Попова [II, 81; 83, с. 12, 14].

Таким образом, наличие "воскресших" документов и рукописей и послужило отправной точкой для настоящего исследования, в результате которого нам удалось оценить этот материал, ранее никогда не обрабатывавшийся ни историками науки, ни астрономами, и показать, как его можно использовать в дальнейшем. Что и будет изложено ниже.

Введение

Как известно, горизонтальный параллакс Солнца - угол, под которым со среднего расстояния Солнца виден экваториальный радиус Земли. После измерения этого угла, если известна величина радиуса Земли, проблема определения расстояния между Солнцем и Землей становится простой тригонометрической задачей по вычислению высоты прямоугольного треугольника, где длина основания и угол между двумя другими сторонами известны. На практике же, измерение параллакса Солнца сопряжено с многочисленными трудностями. В ХУШ-Х1Х вв. для решения этой задачи необходимо было наблюдать нижние планеты на диске Солнца.

Возможность появления нижних планет, Меркурия и Венеры, на солнечном диске отмечена уже давно. Но предсказанное Кеплером прохождение Венеры 1631 г. нигде не наблюдалось. Зато неучтенное им, из-за ошибочности его таблиц, прохождение 1639 г. удалось пронаблюдать в Англии Горроксу и Крэбтри [II, 1, 24, 25]. Они использовали при своих вычислениях другие, на самом деле, еще гораздо менее точные таблицы, ошибки которых случайно дали благоприятный результат. Однако, в то время никто еще не уяснил огромное значение этих редких явлений для определения столь важного элемента, как параллакс Солнца.

Первыми, вполне верными указаниями в этом направлении наука обязана знаменитому Э.Галлею. Он заинтересовался использованием прохождений Венеры для определения параллакса Солнца во время его экспедиции на о-в Св. Елены для наблюдения "звезд вблизи Южного полюса" и прохождения Меркурия в 1677 году [II, 39, с. 17]. Краткое обсуждение прохождения Венеры и его применения к проблеме уста-

новления астрономической единицы, по-видимому, относится к этому периоду.

1. Использование наблюдений планет для определения

параллакса Солнца.

Метод, в котором используются планеты, может быть представлен с помощью Рис. 1.

Рис. 1. Е - Земля на своей орбите, V - Венера на своей орбите Б - Солнце;

АВ - линия пересечения плоскостей, образованных орбитами Венеры и Земли.

Очевидно, вследствие наклона орбит друг к другу (~ 3°23.5'), что соединение двух планет — редкое явление. Действительно, это может случиться только тогда, когда Земля и Венера окажутся в одшй стороне от Солнца вдоль линии узлов АВ. Земля всегда находится в точке А в июне и в точке В в декабре, так что все наблюдаемые прохождения могут иметь место только в эти месяцы.

Чтобы продемонстрировать, как прохождение Венеры используется для определения параллакса Солнца, проверим прямой теоретический метод, лежащий в основе вычислений всего прохождения.

Рис. 2. А и В - два наблюдателя на Земле; V - Венера на своей орбите; аа1 и ЪЪ1 - траектории Венеры на поверхности Солнца, видимые из А и В соответственно.

Третий закон Кеплера позволяет определить положения Венеры и Земли относительно Солнца. А закон Боде - удобная сводка расположения планет в Солнечной системе - обеспечивает простую схему для разъяснения прохождения. Очевидно, что расстояние Венеры от Солнца относится к расстоянию Земли от Солнца, как 7 к 10. Из этого следует, что АУ относится к Ур, как 3 к 7. Также, на основе подобных треугольников, длина лучей зрения в АВ будет пропорциональна длине в pg. То есть, если известно линейное расстояние между А и В, и оно определимо, тогда известно и расстояние pg. В средней точке прохождения центр Венеры, видимой на поверхности Солнца двумя наблюдателями в А и В,