Василий Чистяков - Рассказы об астрономах

В 22 года Кеплер блестяще оканчивает академию и начинает работать профессором математики и морали в коллегии (гимназии) города Граце. Там он читает лекции не только по математике, но и по астрономии.

Не прошло и года, как молодой профессор составил свой календарь с предсказаниями погоды и как дань эпохе — гороскоп с астрологическими предсказаниями будущих событий.

Когда Кеплеру исполнилось 26 лет, он публикует книгу с длинным названием: «Предвестник космографических сочинений, содержащий космографическую тайну об удивительном соотношении пропорциональности небесных кругов, о причине числа небес, их величинах, о периодических их движениях, общих и частных, — объясненную из пяти правильных геометрических тел». В ней молодой ученый предпринял попытку объяснить структуру мира исходя из геометрических соображений. При этом он положил в основу, как это делали древние ученые, «космические тела»: куб, тетраэдр, октаэдр, додекаэдр и икосаэдр. Эта геометрическая структурная схема Кеплера получила одобрение современников, в том числе Тихо Браге и Галилея.

Из-за формальной принадлежности к лютеранству Кеплер должен был бежать из Граца, так как 17 сентября 1598 года всем «еретикам» было предписано под страхом смерти покинуть город.

В 1600 году, в год казни Джордано Бруно, Кеплер приезжает в Прагу и устраивается на работу к Тихо Браге, известному в то время астроному. Последний обещал Кеплеру выхлопотать для него звание «императорского математика» и приличное жалованье. Но все обещания, к сожалению, повисли в воздухе. По этому поводу Кеплер писал: «Здесь (в Праге) нет ничего верного… Содержание обещано блестящее, но казна пуста, и жалованья не дают»[8].

Через год Тихо Браге умер. Все рукописи этого ученого, как указывалось выше, были переданы Кеплеру. Используя материалы Тихо Браге и свои собственные девятилетние наблюдения над Марсом, Кеплер пишет трактат, в котором гелиоцентрическая астрономия получила новое научное освещение и обоснование. Этот трактат был издан в 1609 году под названием «Новая астрономия, причинно обоснованная или небесная физика, изложенная с комментариями на движения планеты Марс по наблюдениям благороднейшего мужа Тихо Браге».

Работа потребовала много бессонных ночей и кропотливых вычислений, от которых, по выражению самого Кеплера, он «чуть не сошел с ума». В своем исследовании он делает гениальное открытие, согласно которому орбитой Марса служит не круг, а эллипс, причем характерно, что Солнце находится в одном из фокусов этого эллипса. Здесь же были сформулированы два закона планетарных движений, которые позднее стали называться первым и вторым законами Кеплера.

Наступил 1611 год. Он принес много огорчений Кеплеру. Прага, где со своей семьей жил ученый, стала ареной военных действий. В довершение всех несчастий разразилась эпидемия оспы. Ею заболели три сына Кеплера, из которых старший умер. Вскоре умерла и жена. Жалованье Кеплеру не выплачивали. Чтобы не умереть с голоду, оставалось одно — покинуть Прагу и искать средства к существованию. Выбор пал на австрийский город Линц, где ученому обещали место учителя гимназии.

Но здесь, в Линце, Кеплера ждала другая неприятность. Мать ученого, Екатерину, обвинили в колдовстве и посадили в Штутгартскую тюрьму. Ей грозила смерть на костре. Только вмешательство сына-астронома и его слава отвели руку палача от несчастной женщины. Процесс над Екатериной Кеплер длился пять лет. За отсутствием улик ее оправдали. После тюрьмы и всего, что было на суде, она прожила лишь два года и умерла. Этот процесс повредил ученому. Над ним стали издеваться, его стали травить.

Безденежье и беспросветная нужда, а также враждебное отношение к нему заставили Кеплера покинуть Линц и скитаться по городам Германии. Он жил на случайные заработки. В это время великий ученый не гнушался даже составлением ненавистных ему гороскопов для высокопоставленных лиц.

В 1621 году Кеплер получил весьма выгодное и почетное приглашение в Падуанский университет, но решительно отверг это предложение, заявив: «Я привык везде и всегда говорить правду, а потому не желаю взойти на костер, подобно Джордано Бруно»[9].

Можно только удивляться мужеству и терпению Кеплера. В этот невыносимо тяжелый для него период жизни у него хватило духа написать два великолепных трактата: «Гармония мира» (1619) и «Сокращение коперниковой астрономии» (1618 — первые четыре части и 1620 — остальные три). В трактате «Гармония мира» впервые в истории науки дается третий закон планетных движений, который известен нам как третий закон Кеплера. Этот закон гласит, что квадраты времен обращения планет вокруг Солнца пропорциональны кубам их средних расстояний от Солнца.

В 1627 году Кеплер издает «Рудольфовы таблицы всей астрономической науки, начатые впервые Тихо Браге, продолженные и доведенные до конца Иоганном Кеплером». Роль этих таблиц как вычислительной базы гелиоцентрической системы Коперника трудно переоценить. Ими пользовались астрономы более полутора веков.

Кроме работ по астрономии, Кеплер написал трактат по физике «Диоптрика», посвященный геометрической оптике, и трактат по математике «Новая стереометрия винных бочек», в котором заложил основу анализа бесконечно малых, нашедшего позднее завершение в трудах Лейбница и Ньютона. В 1624 году Кеплер вместе с Бюрги издал «Таблицу тысячи логарифмов».

Кеплер живо интересовался литературой. В последние годы жизни он даже написал полунаучный-полуфантастический роман о «лунной астрономии» под названием «Сон», изданный после смерти ученого его сыном.

Кеплер умер в большой нужде на 59-м году жизни. В истории астрономии Кеплер занял видное место, снискав почетный титул «законодателя неба». Недаром католическая церковь подвергла его гонениям, стремясь с корнем вырвать распространяемое им «безбожное» учение. Ватикан поторопился сразу же занести астрономические сочинения Кеплера в список запрещенных книг.

Высокую оценку Кеплеру дали основоположники научного коммунизма К. Маркс и Ф. Энгельс. Рассматривая великие достижения первого периода нового естествознания, Энгельс в «Диалектике природы» связывает эти достижения с замечательными открытиями ученых, среди которых на первое место ставит имя Кеплера. А Маркс на вопрос знаменитой анкеты «Ваш любимый герой?» без колебаний ответил: «Спартак и Кеплер». Более высокую оценку Кеплеру трудно придумать.

Так уж получилось, что в роду Кассини увлечение астрономией передавалось по наследству. Основатель «династии» астрономов Джованни Доменико Кассини — виднейший астроном, первый директор Парижской обсерватории — беспредельную любовь к науке передал сыну Жаку Кассини, который тоже был замечательным астрономом и геодезистом. От Жака эстафету принял его сын Франциск, и так до четвертого поколения. Любопытно, что все Кассини — дед, сын, внук, правнук и сын правнука, являясь астрономами-наблюдателями, были членами Парижской академии наук и наследовали друг от друга пост директора Парижской обсерватории.

Мы здесь расскажем о замечательных открытиях родоначальника «династии» Джованни Доменико Кассини.

В 1665 году он обнаружил вращение Юпитера, а через год — вращение Марса. В результате тщательных наблюдений в течение 13 лет Кассини открыл четыре новых спутника Сатурна (Япет, Рея, Диона, Феба) и в 1675 году обнаружил, что между первым и вторым (средним) кольцами Сатурна существует промежуток, вошедший в историю астрономии под названием «щель Кассини» или «деление Кассини». В течение 5 лет ученый вместе со своим сотрудником Фасью провел наблюдение зодиакального света, природа которого в достаточной степени не изучена до настоявшего времени. Известно, что зодиакальный свет в X веке наблюдал Бируни, описание этого света в Европе относится к концу первой половины XVII века. Явление зодиакального света весьма сложно и обусловливается различными причинами. В настоящее время оно изучается советскими учеными во главе с академиком В. Г. Фесенковым.

Джованни Кассини сформулировал три приближенных закона относительно Луны.

Первый закон. Время оборота Луны вокруг оси равно времени оборота вокруг Земли.

Второй закон. Наклон лунного экватора к эклиптике всегда составляет 1°32′.

Третий закон. Три плоскости — лунного экватора, лунной орбиты и эклиптики, перенесенные в центр Земли, пересекаются по одной прямой, причем плоскость эклиптики проходит между плоскостями лунного экватора и лунной орбиты.

Известно, что совпадение периодов вращения Луны вокруг своей оси и обращения ее вокруг Земли ведет к тому, что Луна всегда повернута к Земле одной стороной. Противоположная сторона лунного шара нам полностью не видна. Только иногда вследствие так называемой либрации Луны, сущность которой заключается в том, что Луна, наблюдаемая с Земли, кажется вращающейся вокруг своей оси неравномерно, как бы покачивающейся немного относительно своего среднего положения, область наблюдения увеличивается до 60 % поверхности лунного шара. Заслуга Джованни Кассини заключается в том, что он весьма основательно исследовал все три вида оптической лунной либрации (либрация по долготе, по широте, параллактическая).