Михаил Васильевич Ломоносов

Михаил Васильевич Ломоносов

Михаил Васильевич Ломоносов — великий русский ученый-энкциклопедист. Его интересы касались самых различных наук: физики, химии, геологии, географии, астрономии, а исследования и умение анализировать явления в их взаимосвязи привели к ряду открытий, в том числе в области астрономии.

Изучая явления атмосферного электричества, он выдвинул идею об электрической природе полярных сияний и свечения кометных хвостов.

Идея об электрической природе полярных сияний и свечения кометных хвостов

 В 1753 г. Ломоносов в «Изъяснениях», приложенных к «Слову о явлениях, от электрической силы происходящих», сообщал: «Ода моя о северном сиянии, которая сочинена 1743 года, а в 1747 году напечатана, содержит мое давнишнее мнение, что северное сияние движением эфира произведено быть может». В те времена Христиан Вольф считал, что причину северных сияний надо искать в образующихся в недрах земли «тонких испарениях», возгорающихся в небе. Эта теория и вызвала вопрос Ломоносова:

Как может быть, чтоб мерзлый пар 
Среди зимы рождал пожар?

После необычайного по распространению северного сияния 17 марта 1716 г. группа учёных-натуралистов из Бреславля выступила с гипотезой, что северные сияния есть не что иное, как отражение огней исландского вулкана Геклы в морских северных льдах при их передвижении. Ломоносов же говорил об электрическом происхождении северных сияний. Учёные, продолжившие изучение этого феномена, на основе опытов подтвердили правильность его гипотезы.

Северное сияние

Физика комет также заинтересовала Ломоносова, а его первым подходом к их изучению стал сделанный им перевод работы «Описания кометы, которая видима была 1744 года», составленной на немецком языке профессором астрономии Петербургской Академии наук Готтфридом Гейнзиусом. В этом «Описании» были изложены результаты авторских наблюдений за кометой необычной яркости, появившейся над Петербургом в начале января 1744 г. и взбудоражившей население столицы суеверными предчувствиями будущих бед. С этого момента Ломоносов (и как учёный и как просветитель) уже не выпускал из виду проблему комет, их физической природы в течение десяти лет и изложил свои взгляды в «Слове о явлениях воздушных от электрической силы происходящих». Здесь Ломоносов выступил против взглядов Ньютона на физику комет, заявив: «…бледного сияния и хвостов причина недовольно ещё изведана, которую я без сомнения в электрической силе полагаю... Правда, что сему противно остроумного Невтона рассуждение, который хвосты комет почёл за пары, из них исходящие и солнечными лучами освещённые; однако ежели б в его время из открытия электрической силы воссиял такой, как ныне, свет в физике, то уповаю, что бы он прежде всего то же имел мнение, которое ныне я доказать стараюсь”.

Другими словами, Ломоносов считает себя продолжателем идей Ньютона, несмотря на опровержение его. Со взглядом Ломоносова на отрицание «паровой» природы хвоста комет был согласен и Эйлер, о чём он и сообщил Ломоносову в письме от 30 марта 1754 г.: «Не знаю, видели ли Вы, что я писал интересного по поводу кометных хвостов, в которых я отрицаю всякое наличие пара».

Выводы Ломоносова утверждали исключительно электрическую природу свечения хвоста кометы: «…хвосты комет здесь почитаются за одно с северным сиянием, которое при нашей земле бывает, и только одною величиною разнятся. Подлинно, что, кроме доказательств предложенной теории, сии два явления удивительные сходства в знатнейших обстоятельствах имеют, так что их согласие вместо сильного довода служить может. Ибо, что до положения надлежит, обое показывается на стороне, от солнца отвращённой. Распростёртые косы в хвосте кометы совершенно сходствуют со столпами и лучами, которыми блещет северное сияние. Наконец, обоих бледность, уступающая лучам, от звезд прохождение, одну обоих натуру изъявляет. В обоих случаях крепким звёзд блистанием слабое электрическое преодолевается.

Посему когда хвосты комет не суть пары, из них восстающие, но токмо движение эфира, от электрической силы происходящее, того ради неосновательны суть оные страхи, которые во время явления комет бывают, затем что многие верят, якобы великие потопы на земли от них происходят».

М.В. Ломоносов

Только во второй половине XX века стало ясно, что Ломоносов был прав. Исследования, проведённые искусственными спутниками Земли, показали, что земной хвост кометы простирается на расстоянии более чем 100 тысяч километров и заполняет пространство внутри эллиптического параболоида с осью симметрии, расположенной в плоскости эклиптики. И хотя Ломоносов настаивал только на электрической природе и земного и кометных хвостов, само направление его мысли (которая основывалась на правильно поставленном методе) было безошибочным. Оно не противоречит тем научным данным, которые накоплены специалистами.

Во все процессы экспериментальных исследований Ломоносов стремился широко внедрить методы количественных определений: линейных измерений, веса, плотности, температуры, яркости и других характерных показателей.

Девизом учёного было: По возможности пытаться исследовать всё, что может быть измерено, взвешено и определено при помощи практической математики”

Ломоносов выработал свою научную методологию. Он считал, что, прежде чем создать на основе эксперимента научную теорию, следует разработать гипотезу, то есть научное предположение, предварительное логическое объяснение опытных данных, фактов и наблюдений: “Гипотезы дозволены в философских предметах и даже представляют единственный путь, которым величайшие люди дошли до открытия самых важных истин. Это нечто вроде прорыва, который делает их способными достигнуть знание, до каких никогда не доходят умы низменных и пресмыкающихся во прахе”

Отражательный телескоп-рефлектор

Схема отражательного телескопа Ломоносова-Гершеля

В 1762 г. Ломоносов создал отражательный телескоп-рефлектор с наклонным зеркалом, дававшим яркое изображение объекта. Изобретение это оставалось неопубликованным до 1827 года, поэтому, когда аналогичное усовершенствование телескопа предложил У. Гершель, такую систему стали называть его именем. В телескопе Ломоносова было только одно зеркало, расположенное с наклоном, — оно давало более яркое изображение предмета, потому что свет не терялся, как при отражении от второго зеркала. Первичное зеркало в нем имеет форму внеосевого параболоида и наклонено так, что фокус находится вне главной трубы телескопа, и наблюдатель не закрывает собой поступающий свет. Проводя астрономические наблюдения, Ломоносов обнаружил, что Венера сходна с нашей Землей, она имеет атмосферу, но более плотную, чем земная.

У Венеры есть фазы, как у Луны и у Меркурия.

Фазы Венеры

Если смотреть на Венеру в хороший телескоп, то на ее поверхности видны только какие-то расплывчатые пятна — одни посветлее, другие потемнее — очень похожие на облака. А облака могут плавать только в атмосфере, значит, у Венеры есть атмосфера, и эта атмосфера очень высокая и плотная.

Открытие атмосферы Венеры

О том, что у Венеры есть атмосфера, впервые узнал Михаил Васильевич Ломоносов. Было это почти двести лет назад, в 1761 году. Ломоносов наблюдал очень редкое явление: прохождение Венеры по солнечному диску. Это случается в то время, когда Венера оказывается как раз на прямой линии между Землей и Солнцем; тогда ее светлая сторона обращена к Солнцу, а к нам планета повернута неосвещенной стороной. Венера проходит по сияющему солнечному диску как небольшой черный кружок. В тот момент, когда Венера приблизилась к солнечному краю, вокруг нее заметен был слабо светящийся ободок. Ломоносов правильно догадался, что этот ободок - атмосфера Венеры, освещенная прошедшими через нее солнечными лучами. Другие астрономы, которые одновременно с Ломоносовым следили за прохождением Венеры, не были так наблюдательны: они заметили светлый ободок, но не поняли, что это такое, и только жаловались, что ободок помешал им отметить точный момент, когда край Венеры прикоснулся к солнечному краю. А Ломоносов написал: «...планета Венера окружена знатной воздушной атмосферой, таковой (лишь бы не большей), какова обливается около нашего шара земного».

И проницательность Ломоносова тем удивительнее, что он наблюдал прохождение Венеры даже не из обсерватории, а из окна своей квартиры, в самодельный телескоп!

Михаил Васильевич Ломоносов

Прохождения Венеры по солнечному диску бывают очень редко. Последнее прохождение случилось в 2004 году.

Со времен Ломоносова наука далеко ушла вперед. Ученые не только узнают, есть ли на какой-нибудь планете атмосфера, но и умеют определить, из каких газов она состоит.

Ломоносов о Солнце

Ломоносов первым догадался, что поверхность Солнца представляет собой кипящую огненную массу, что вблизи Солнца особые силы действуют на хвосты кометы, «отворачивая» их от Солнца. Поверхность Солнца – это бушующий огненный океан, в котором даже «камни, как вода, кипят». 

Солнце

«Утреннее размышление о Божием величестве»

Уже прекрасное светило
Простерло блеск свой по земли
И Божии дела открыло.
Мой дух, с веселием внемли,
Чудяся ясным столь лучам,
Представь, каков Зиждитель Сам.
Когда бы смертным столь высоко
Возможно было возлететь,
Чтоб к солнцу бренно наше око
Могло, приблизившись, воззреть,
Тогда б со всех открылся стран
Горящий вечно океан.
Там огненны валы стремятся
И не находят берегов,
Там вихри пламенны крутятся
Борющись множество веков.
Там камни, как вода, кипят,
Горящи там дожди шумят.
Сия ужасная громада
Как искра пред Тобой одна.
О, сколь пресветлая лампада
Тобою, Боже, возжжена
Для наших повседневных дел,
Что Ты творить нам повелел.
От мрачной ночи свободившись,
Поля, бугры, моря и лес
И взору нашему открылись,
Исполнены Твоих чудес.
Там всякая взывает плоть:
Велик Зиждитель наш Господь.
Светило дневное блистает
Лишь только на поверхность тел,
Но взор Твой в бездну проницает,
Не зная никаких предел.
От светлости Твоих очей
Лиется радость твари всей.
Творец, покрытому мне тьмою
Простри премудрости лучи,
И что угодно пред Тобою,
Всегда творити научи!
И, на Твою взирая тварь,
Хвалить Тебя, Бессмертный Царь!

(1743 г.)

«Ночезрительная труба» Ломоносова

Михаил Васильевич Ломоносов

Ломоносов сконструировал и построил несколько принципиально новых оптических приборов, в частности, прибор «для сгущения света», названный им «ночезрительной трубой», предназначавшейся для рассмотрения на море удалённых предметов в ночное время, служившей возможности «различать в ночное время скалы и корабли» и наблюдению за различными небесными явлениями.13 мая 1756 г. он демонстрировал её на заседании Академического собрания, но этот проект вызвал ряд возражений со стороны академиков С. Я. Румовского, А. Н. Гиршова и Н. И. Попова и других. Ломоносов до конца своих дней продолжал заниматься созданием приборов для ночных наблюдений, но ему не суждено было увидеть реализацию этой своей идеи.

Итак:

  • Ломоносов первым обрисовал поверхность Солнца в виде бушующего огненного океана.
  • Утверждал, что Вселенная бесконечна; что как наша Земля, так и все существующее в природе не неизменно, а непрерывно меняется и развивается.
  • Открыл атмосферу на Венере.
  • Изобрел телескоп-рефлектор.
  • Выдвинул идею об электрической природе полярных сияний и свечения кометных хвостов.