Книга: Рассказы об астрономах

Вильям Гершель (1738–1822)

Вильям Гершель (1738–1822)

Видимо, каждому из нас, наблюдавшему звездное небо и восторгавшемуся им, казалось, что звезд на небе мириады и сосчитать их невозможно. Однако нашелся человек, который при помощи больших телескопов обследовал каждый уголок неба и не только сосчитал звезды, но и составил их каталог. Имя этого ученого Вильям Гершель. Трудно поверить, чтобы один человек мог так много сделать для астрономии. Однако это так. Недаром современники Гершеля называли его «королем звездного неба».

Вильям Гершель родился в семье полкового музыканта в Ганновере. Отец, видимо, хотел воспитать из сына тоже музыканта. Он обучил Вильяма музыке и, когда последнему исполнилось 15 лет, устроил гобоистом в своем оркестре. Юноша любил музыку, и давалась она ему очень легко. Гершелю не составляло большого труда научиться играть на органе и скрипке и довести исполнение на этих инструментах почти до совершенства. Но в полковом оркестре он играл всего 4 года. Широкая натура не довольствовалась только одной профессией музыканта. Чтобы обрести полную свободу действий, не стесненную военной дисциплиной, он в 19 лет самовольно покидает полк и навсегда переезжает в Англию, приняв позднее британское подданство. В первые годы жизни в этой стране Гершель занимался музыкальной и композиторской деятельностью. В свободное время он самостоятельно изучил несколько языков. В это время Гершель с все большим увлечением занимается математикой и астрономией.

Любопытно, что увлечению астрономией помог случай. Еще в детстве Гершелю попалась в руки книга Смита «Система оптики». В ней автор талантливо излагал жизнь звездного неба. Под влиянием прочитанного Вильям загорелся желанием понаблюдать небесные явления и проверить факты, рассказанные в книге. На первых порах это было только увлечение. Главным делом оставалась музыка и только она. Но постепенно астрономия стала страстью, заполнившей всю жизнь ученого.

Не имея средств для покупки телескопа, Гершель решил этот инструмент изготовить собственноручно. Но надо было научиться шлифовать вогнутые металлические зеркала. Он быстро освоил шлифовальное дело и вместе с братом Александром и сестрой Каролиной (впоследствии крупным астрономом) построил свой первый рефлектор. Этот рефлектор имел зеркало диаметром 20 сантиметров и фокусное расстояние около 2 метров.

При помощи своего первого рефлектора Гершель осуществил наблюдение светлой туманности в созвездии Ориона. Тогда ему шел 36-й год. В это время астроном-самоучка стал уже искусным «звездочетом». Для него небосвод был великой книгой, буквами которой являлись звезды и туманности. Он умел читать эту «книгу», открывать новые ее «знаки» и делать смелые выводы. Много времени и сил он по-прежнему отдает шлифовке зеркал, постепенно увеличивая их диаметр до невиданных в то время размеров. Рабочий день Гершеля доходил до 16 часов в сутки, а то и больше. В конструировании телескопов-гигантов ученый далеко опередил современников и стал чуть ли не единственным специалистом в Европе по их изготовлению. В 49 лет он построил гигантский 40-футовый (более 12 метров) рефлектор с рабочим диаметром зеркала 122 сантиметра (вес зеркала 2 тонны), который давал увеличение в 7000 раз. Однако практически Гершель не мог использовать этот рефлектор из-за колоссальных атмосферных помех. Ученый применял его только в отдельных специальных случаях, например при наблюдении за двойными звездами.

Слава астронома пришла к Вильяму Гершелю не сразу. Ступенями к ней были мучительный труд, дьявольское терпение и всепоглощающая ежедневная кропотливая черновая работа астронома-наблюдателя. Он задался целью изучить строение Вселенной за пределами солнечной системы. Начиная с 1775 года ученый четырежды «обшарил» все уголки ночного звездного неба, с особой тщательностью «ощупывая» неизвестные небесные тела. Каждое такое обследование потребовало нескольких лет напряженной работы!

13 марта 1781 года в жизни Гершеля-астронома, стало знаменательной датой. В результате бесконечных поисков в глубинах ночного неба он «натолкнулся» на новое светило, которое принял за комету. Позднее выяснилось, что это была седьмая планета солнечной системы, получившая название Уран. Она отстоит от Солнца почти на 3 миллиарда километров и превышает объем Земли более чем в 60 раз.

Своим открытием Гершель вдвое раздвинул рамки солнечной системы и безмерно увеличил свой авторитет астронома. Весь мир заговорил о его открытии. Скоро последовали и почести. Гершеля награждают золотой медалью Лондонского королевского общества и избирают его членом. Оксфордский университет присуждает ему степень доктора, а король утверждает его в должности придворного астронома с пожизненной пенсией в 300 гиней. Слава первооткрывателя седьмой планеты дошла и до России. В 1789 году Гершель избирается почетным членом Петербургской академии наук.

Он мог бы теперь почивать на лаврах. Но не таков Гершель. Ученый с удвоенной энергией продолжает начатое дело. Жизнь коротка, а сделать надо очень много. Гершель торопится. Прежде всего он расстается с профессией музыканта, чтобы всего себя отдать исследованию великих тайн неба. А музыка? Музыка осталась увлечением, каким раньше была астрономия.

Чтобы открыть новое, надо еще и еще раз подумать об усовершенствовании телескопа. Необходимо с помощью какого-то приспособления уменьшить потерю света в рефлекторе и увеличить яркость изображения.

С этой целью Гершель изготавливает десятки рефлекторов. Однажды его осенила мысль наклонить слегка главное зеркало. Эффект получился замечательный. Во-первых, конструкция рефлектора сразу упростилась: стало возможным отбросить малое плоское зеркало. Во-вторых, осуществилось ожидаемое увеличение светосилы инструмента.

Заметим, что усовершенствование Гершеля не было новым. Еще в 1762 году рефлектор с таким устройством был изобретен и построен М. В. Ломоносовым. Но этого Гершель не знал. Поэтому, как это часто бывало в прошлом, из-за отсутствия информации ученому пришлось заново открывать то, что было открыто до него другими.

При помощи 6-метрового рефлектора своей конструкции Гершель в 1787 году открывает два спутника Урана — Оберон и Титаний. Затем он открывает два спутника Сатурна и устанавливает периодичность в изменении размеров полярных шапок на Марсе. Но все это «мелочи» по сравнению с теми грандиозными задачами, которые ставил перед собой беспокойный ученый. Его интересовала проблема строения Вселенной. Применяя статистические теоретико-вероятностные методы (звездную статистику), Гершель в 1783 году обнаружил давно предполагаемое движение нашей солнечной системы с довольно точным указанием направления этого движения (к созвездию Геркулеса). С помощью звездной статистики ученый пытался вывести заключение о форме и размерах нашей звездной системы и установить то, что находится за ее пределами.

Пытливый глаз астронома, вооруженный телескопами-гигантами, привел к открытию большого числа туманностей и звездных скоплений, а также свыше 800 двойных и кратных систем звезд. В 1822 году Гершель составил каталог (по счету третий) 145 двойных звезд (пары звезд, близких одна к другой в пространстве и обращающихся вокруг их общего центра).

Еще «отец греческой астрономии» Гиппарх связывал блеск звезды с ее величиной и на основе этого давал классификацию звезд по величине. Ясно, что эта классификация была чисто умозрительной и весьма субъективной, так как блеск звезды оценивался невооруженным глазом. Научную основу классификации звезд по их блеску впервые дал Гершель, который за 6 лет составил шесть каталогов блеска звезд. В общей сложности он измерил видимый блеск свыше 3000 звезд, причем установил, что некоторые звезды имеют переменный блеск.

Гершель один из первых вел наблюдение солнечного и звездного спектров. Помещая чувствительный термометр в разных частях видимого солнечного спектра и за его пределами, он открыл инфракрасные лучи (1800).

В науке Гершель придерживался материалистической концепции. Он считал, что мир материален и существует вне нашего сознания. Основой основ нашего мироздания является движение. Развитие в природе идет по спирали от более простого к более сложному. Гершель утверждал, что звезды «рождаются» в результате сгущения туманной материи, которая в разреженном состоянии в большом количестве находится в мировом пространстве.

В заключение отметим, что сын Гершеля — Джон (1792–1871) унаследовал профессию отца и стал знаменитым астрономом. При жизни отца он занимался в основном наблюдением и изучением двойных звезд. После смерти Вильяма Гершеля Джон продолжал его незавершенные работы, в частности его методом («промеров») исследовал отдельные участки звездного неба. В результате Гершель-сын открыл еще свыше 3000 двойных звезд, обнаружив у некоторых из них наличие медленных орбитальных движений. Он составил 11 каталогов двойных звезд и обширнейший каталог туманностей. Кроме того, Джон Гершель прославился как наблюдатель южного неба. Для этой цели ученый в течение четырех лет, начиная с 1833 года, находился в экспедиции на мысе Доброй Надежды. Результаты этих наблюдений он опубликовал в 1847 году.