Тайны второй планеты: как Михаил Ломоносов открыл атмосферу Венеры

Михаил Ломоносов родился 19 ноября 1711 года в деревне Мишанинская (ныне — село Ломоносово Холмогорского района Архангельской области Российской Федерации) в семье крестьянина-помора. Обучившись грамоте при местной церкви, в 1730 году 19-летний Михаил отправился в Москву, где, скрыв крестьянское происхождение, поступил в Славяно-греко-латинскую академию. Затем в числе ее лучших студентов он продолжил образование сначала в Санкт-Петербурге, а затем, в 1736 году, в Германии. Вернувшись из-за границы в 1741 году, он начал трудиться в Петербургской академии наук, основанной Петром I, и занялся научной и преподавательской работой.

Ломоносов приложил руку ко многим направлениям науки — от фундаментальных физических и химических исследований до стихосложения. Специалисты называют его "Петром I русской науки и культуры". Огромный вклад внес ученый и в астрономию. В частности, он предложил новую систему зеркального телескопа, в которой отсутствует вторичное зеркало и уменьшались потери светового пучка. Позднее идею усовершенствовал английский астроном Уильям Гершель, и сегодня оптическая схема известна под именем Ломоносова — Гершеля. Другая работа нашего великого соотечественника — "ночезрительная труба", светосильный оптический инструмент для морской навигации в сумерках, не имевший в то время аналогов.

"Окружена знатною воздушною атмосферою"

В 1761 году ожидалось предсказанное астрономами явление: прохождение (транзит) диска Венеры по диску Солнца. Такие события происходят парами с разницей в восемь лет раз в более чем столетие. К событию было приковано внимание ученых всего мира: при одновременных наблюдениях положения планеты из различных точек Земли можно было точно определить расстояние до Солнца (значение так называемой астрономической единицы). Как отмечала заведующая обсерваторией "Вега" физического факультета Новосибирского госуниверситета (НГУ) Альфия Нестеренко в статье в журнале "Природа" за 2013 год со ссылкой на специалистов, для наблюдений транзита Венеры 1761 года российская Академия наук при покровительстве императрицы Елизаветы Петровны приобрела несколько первоклассных телескопов работы известных зарубежных мастеров. В один из таких инструментов явление наблюдал в Санкт-Петербурге и Михаил Ломоносов через закопченное стекло, ослабляющее солнечный свет.

В моменты пересечения видимого в телескоп крошечного диска планеты границы солнечного лимба ученый заметил, что Венера словно продавливает край нашего дневного светила, образуя вздутие (в отчете о наблюдениях Ломоносов назвал его "пупырь"). К тому же ученому удалось разглядеть светящуюся полоску, огибающую Венеру и отделяющую ее диск от солнечного, — "тонкое, как волос, сияние". Он предположил, что увидел преломление солнечных лучей в газовой оболочке небесного тела, и сделал вывод, что "планета Венера окружена знатною воздушною атмосферою, таковою (лишь бы не большею), какова обливается около нашего шара земного". Отчет Ломоносова заканчивается рассуждением о наличии жизни на Венере и вероисповедании гипотетических обитателей планеты.

Российский ученый стал единственным из многочисленных наблюдавших транзит Венеры 1761 года, кто подробно описал методику наблюдений, их ход, а также сделал выводы о наличии атмосферы у планеты. Догадка Михаила Ломоносова считается его главным достижением в астрономии.

Что увидел Ломоносов?

Прохождение Венеры по диску Солнца повторилось в 2004 и 2012 годах. Как и в предыдущих случаях, его наблюдали специалисты из различных стран, включая Россию. Однако некоторые из зарубежных астрономов выразили сомнение, что Ломоносов мог в 1761 году рассмотреть преломление лучей Солнца в атмосфере Венеры. По их предположениям, ученый увидел лишь оптические искажения (так называемый эффект черной капли), интерпретировав их на свой лад, а венерианская атмосфера настолько тонка, что заметить ее было технически невозможно.

Сотрудники НГУ, а также их коллеги из США в 2012 году решили повторить наблюдения Ломоносова, используя оригинальные телескопы его эпохи. Нестеренко, одна из руководителей эксперимента, в беседе с ТАСС пояснила, что она и другие специалисты пытались выяснить судьбу инструмента, которым пользовался Ломоносов, однако, скорее всего, он был утрачен. В статье группы ученых, реконструировавших наблюдения знаменитого российского ученого, также утверждается, что телескоп Ломоносова не сохранился. Он мог находиться в Пулковской обсерватории в окрестностях Санкт-Петербурга. До начала Великой Отечественной войны при ней образовалось большое собрание старинных оптических приборов, астрометрических и геодезических инструментов, зеркала для телескопов работы Гершеля, живописные портреты российских и зарубежных астрономов. Большая часть уникальной коллекции, включая телескопы, погибла во время нацистских обстрелов и бомбардировок в 1941 году.

Для исторической реконструкции специалисты получили аналогичные линзовые телескопы работы знаменитого британского оптика Джона Доллонда — согласно архивам, именно таким инструментом пользовался Ломоносов. Нестеренко отметила, что на исследования и поиски аутентичной оптики их команда потратила два года. 6 июня 2012 года несколько групп исследователей в России и США внимательно следили в антикварные телескопы, оснащенные солнечными фильтрами, аналогичными ломоносовскому, за транзитом. Нескольким наблюдателям удалось увидеть задокументированные Ломоносовым эффекты — и "пупырь", и тонкую сияющую полоску атмосферы, — что подтвердило открытие великого российского ученого.

Натренированный глаз

Почему Ломоносов, обладая теми же инструментами, что его соотечественники, сумел рассмотреть атмосферу, тогда как другие астрономы ее не увидели? Нестеренко выразила мнение, что дело в практическом опыте ученого, занимавшегося созданием мозаичных полотен и выплавкой смальты, особого вида цветного стекла для них. "В пламени печей он сплавлял разные металлы, вещества, чтобы получить разные оттенки мозаики и делать потом "великие сражения" (Ломоносов был автором многих мозаичных работ, в том числе монументального полотна "Полтавская баталия" площадью более 30 кв. м и массой 80 т — прим. ТАСС), вот эти все мозаики, — рассказала она. — Он этим деньги зарабатывал, и поэтому у него глаза были очень сильно натренированы".

Современные исследователи предполагают, что Ломоносов сделал свое открытие не случайно: он проверял гипотезу о наличии у Венеры и других планет атмосферы, существовавшую в научных кругах того времени. В частности, идею множественности обитаемых миров исповедовал итальянский священник и философ Джордано Бруно, в 1600 году сожженный на костре за свои взгляды.

Ломоносов, как он сам отмечал в отчете, использовал "весьма не густо копченое стекло" — самодельный светофильтр, ослаблявший солнечный свет лишь незначительно. Поэтому ученому пришлось смотреть в телескоп с перерывами, "на то употребить всю силу глаза; а в прочее время прохождения дать ему отдохновение". Подобной техники придерживались наблюдатели, в 2012 году успешно повторившие наблюдения Ломоносова. Как и наш великий соотечественник, они использовали неплотные светофильтры и проводили наблюдения сеансами в несколько секунд.

"Венеры" на Венере

С началом космической эры ученые смогли убедиться в существовании атмосферы Венеры непосредственными изменениями, выполненными автоматическими межпланетными станциями (АМС) и спускаемыми аппаратами. 1 марта 1966 года впервые в мире вошла в атмосферу, а затем врезалась в поверхность планеты советская "Венера-3". 18 октября 1967 года спускаемый аппарат "Венеры-4" во время спуска на парашюте впервые провел прямые измерения температуры, плотности, давления и химического состава атмосферы Венеры. Однако газовая оболочка планеты оказалась гораздо плотнее, чем полагали ученые и конструкторы, и капсула не выдержала высокого давления (в 90 раз выше, чем у поверхности Земли). Титановый корпус "Венеры-7", опустившейся на планету 15 декабря 1970 года и 20 мин. транслировавшей с нее научные данные, был рассчитан уже на давление 180 земных атмосфер.

"22 октября 1975 года межпланетная станция "Венера-9", преодолев за 136 суток полета расстояние более 300 млн км, выведена на орбиту вокруг Венеры и стала первым в истории искусственным спутником Венеры, — передал ТАСС в 1975 году. — Спускаемый аппарат станции совершил мягкую посадку на поверхность Венеры. Впервые <...> получено уникальное изображение поверхности Венеры на месте посадки".

В марте 1982 года спускаемые аппараты советских АМС "Венера-13" и "Венера-14" впервые передали не только цветные панорамы, но и звуки, которые слышны на Венере.

Советский Союз остается единственной страной, которая смогла отправить изображения венерианской поверхности.

Россия планирует продолжить исследования второй по счету планеты Солнечной системы. На стадии эскизного проектирования находится российский посадочный аппарат "Венера-Д" ("долгоживущая"). Разработчики рассчитывают, что он активно просуществует на поверхности Венеры в условиях чудовищного давления и высокой температуры уже несколько часов. Новая межпланетная станция, помимо спускаемого и орбитального аппаратов, может быть оснащена аэростатными модулями, плавающими в атмосфере планеты. С помощью "Венеры-Д" ученые надеются на обнаружение следов жизни, которая могла существовать на Венере около 3 млрд лет назад.

Виктор Бодров