Астрономы мира. Фридрих Вильгельм Бессель


Карта сайта

            
Астрономия
древнейшая из наук
 Античная астрономия
 Хронология астрономии
 Современная астрономия
Основы астрономии
 Начала астрономии
 Время и небесная сфера
 Созвездия
 Движение небесных тел
 Астроприборы
 Астрофизика
 Обзоры астрооборудования
 Астрономические наблюдения

Общая астрономия
 Солнечная система
 Звезды
 Наша Галактика
 Внегалактическая астрономия
 Внеземные цивилизации
 Астрономы мира и знаменательные даты

Дополнительно
 Форумы Astrogalaxy.ru
 Астрономия для детей
 Планетарии России
 Это интересно
 Новости астрономии
 О проекте
G Drive отзывы - узнайте о преимуществах топлива нового поколения от покупателей.






Астрономы мира. Фридрих Вильгельм Бессель. К 220 - летию со дня рождения

Фридрих Вильгельм Бессель родился 22 июля 1784 г. в г. Миндене в Вестфалии (ныне в ФРГ) в семье мелкого судебного чиновника и с 15 лет должен был встать на самостоятельный трудовой путь. Правда, это вполне отвечало тогда и его желаниям: с ранних лет ему было свойственно стремление к практической деятельности и лишь к тем знаниям, которые можно было тут же применить. В 13 лет он бросил гимназию из-за ненависти к зубрежке латыни и продолжал обучение дома под руководством отца. Обладая исключительно острым зрением, он в 14 лет открыл визуально двойственность эпсилон Лиры, что не могло не вдохновить его на дальнейшие наблюдения неба. Но с не меньшей радостью и надеждами он, по рекомендации друга семьи, отправился в Бремен и с 1799 г. на целых семь лет занял место ученика конторщика в крупном торговом доме «Кулепкамп и сыновья».

Практический ум Бесселя нашел для себя и в этой области богатую пищу. Бессель быстро постигал основы и тонкости коммерческого дела, мечтая о далеких плаваниях... Но, когда в 1805 г. ему было предложено место и значительное содержание в 700 талеров в год, он внезапно, по выражению известного историка астрономии Агнессы Кларк, «предпочел бедность и звезды», поступив ассистентом на частную обсерваторию И. Шрётера в пригороде Бремена Лилиентале, с ничтожным жалованьем в 100 талеров. Для самого Бесселя это, конечно, не было внезапным. Путь в науку был в значительной степени предопределен самим его характером и складом ума. Систематичность, основательность, прирожденный математический талант превращали даже будущего коммерсанта... в ученого: он «слишком» серьезно готовился и к своей торговой карьере и, помимо изучения языков (английского, испанского, французского), географии и обычаев народов, считал совершенно необходимым (вопреки представлениям окружавших его людей) досконально изучить и освоить навигационную астрономию. Уже первые его успехи в этом, когда он к 1803 г. по наблюдению покрытия звезд Луной с помощью грубых самодельных инструментов сумел определить долготу Бремена, окрылили его.

Не удовлетворившись английским учебником по практической навигации, где формулы и правила давались без вывода и научного обоснования, Бессель углубился в изучение собственно астрономии (опять-таки по весьма «практической» причине: без вывода формула не запоминалась им). Он изучал «Астрономию» Лаланда и, узнав о законах Кеплера, сразу захотел вычислить орбиту только что открытой малой планеты Цереры! В написанных по этому поводу словах из его письма к брату: «Иначе к чему мне законы Кеплера?» — четко отразился стиль Бесселя — будущего ученого. Он относился к знаниям как к рабочему инструменту для решения конкретных научных задач. И если в 1801 г., отвлеченный от астрономии ежедневной 12-часовой работой, он признавался, что позабыл даже знакомые прежде звезды, то спустя год он уже решил самостоятельно задачу с орбитой Цереры и писал брату, что «математика» самая увлекательная наука из всех наук. Вместе с астрономией она заменяет мне... развлечения, которые я знаю только по имени».

Между тем труднейшую «Небесную механику» Лапласа и необходимую для ее понимания высшую математику он мог изучать лишь в свободные от работы утренние и ночные часы. Но подлинным посвящением в астрономию стало его знакомство в 1804 г. с выдающимся бременским астрономом и врачом Г. В. М. Ольберсом. Поводом к этому послужило вычисление Бесселем в 1804 г. элементов орбиты кометы Галлея по наблюдениям Т. Гарриота и Лорпорлея 1607 г. Работа вызвала восторженный отзыв Ольберса, была опубликована с его предисловием, в котором он представлял Бесселя ученому миру, и положила начало большой дружбе этих двух астрономов, которая дополнилась еще и дружбой Бесселя и К. Гаусса. 19 марта 1806 г. Бессель начал в Лилиентале свою научную деятельность с проверки всех измерительных приборов и инструментов обсерватории и пересмотра методов математической обработки результатов наблюдений, хотя одновременно продолжал заниматься кометами и за вычисление орбиты кометы 1807 г. получил премию им. Лаланда. Точность измерений положений и движений небесных светил зависит, помимо совершенства инструментов от точности самих опорных каталогов звезд, которые во времена Бесселя не отличались строгостью и, главное, были несравнимы друг с другом из-за субъективного подхода наблюдателей к учету разных ошибок.

Между тем с течением времени назрела необходимость в ревизии основных астрономических постоянных: прецессии, нутации, аберрации а также рефракции, знание которых было необходимо при определении собственных движений звезд. Несопоставимость различных каталогов коренилась и в так называемой «личной ошибке» наблюдателя, открытой Бесселем. Создание новой точной астрометрии, опиравшейся на математическую теорию ошибок инструментов, на строгие методы обработки наблюдений, стало главным делом жизни Бесселя. Эту свою миссию Бессель в полной мере мог выполнить в новой обсерватории в Кенигсберге (ныне Калининград), которая была построена и оснащена инструментами по его собственному плану и где впервые наблюдения и обработка результатов велись по новой строго научной системе методами, введенными Бесселем.

Именно ему в 1809 г. было предложено создать и возглавить эту вторую после Берлинской (1705 г.) правительственную (университетскую) обсерваторию в Германии. С 1810 г. он стал также профессором математики и астрономии в Кенигсбергском университете. С 1813 г. — года открытия обсерватории — и до конца своей жизни Бессель не прекращал напряженной, исключительно плодотворной наблюдательной и вычислительной работы в Кенигсберге. Он создал немецкую школу точных наблюдений в астрономии. Его блестящим учеником и продолжателем стал Ф. Аргеландер. В России во многом по его стопам пошла и достигла на этом пути величайших успехов Пулковская обсерватория, с первым директором которой, как и с некоторыми другими петербургскими академиками, Бессель поддерживал тесные дружеские связи. Первой крупной работой Бесселя в астрометрии стала начатая им еще у Шрётера обработка самых точных в XVIII в. наблюдений положений звезд Брадлея за 1750— 1762 гг. на основании учета всех погрешностей его инструментов. Составленный в результате точный каталог положений 3222 звезд на эпоху 1755 г. Бессель опубликовал в работе «Основы астрономии» (1818 г.).

Путем сравнения этого каталога с новыми каталогами Пиацци (1803 и 1814 гг.) Бессель уточнил постоянные прецессии, нутации, аберрации, определил собственные движения ряда звезд. Составленные им новые таблицы рефракции надолго вошли в практику астрономических наблюдений. В 1821—1833 гг. Бессель провел колоссальную самостоятельную работу на меридианном круге Рейхенбаха, измерив положения всех звезд до 9" в зоне склонений от —15° до +45°.(всего 75011 наблюдений). Работа впервые сопровождалась тщательным исследованием и учетом всевозможных погрешностей инструмента и самого наблюдателя. Значительная часть этих наблюдений, обработанная дополнительно, краковским астрономом М. Вейссе, была опубликована Петербургской академией наук в 1846 г. уже после кончины Бесселя («Каталог Вейссе», 31895 звезд в зоне: —15°—+15°). Новым крупным шагом в развитии практической астрономии стали «Кенигсбергские таблицы» Бесселя (1830 г.) где излагались разработанные им на основе теории вероятностей и способа наименьших квадратов методы редукции наблюдений. Они впервые делали астрометрию стандартизованной современной наукой. Полная реорганизация астрометрических наблюдений Бесселем позволила резко повысить их точность до 0",1, т. е. в 10 раз по сравнению с точностью наблюдений Брадлея. В результате почта одновременно трем астрономам В. Я. Струве, Ф. В. Бесселю и Т. Гендерсону удалось впервые измерить неуловимые в течение столетий звездные параллаксы!

Бессель безуспешно пытался решить эту задачу еще в 1815 г. Но успех был достигнут им лишь спустя 23 года с помощью нового и самого точного в то время измерительного инструмента — гелиометра Фраунгофера, изготовленного для Кенигсбергской обсерватории. Точность измерения малых углов на нем достигала 0",05. В отличие от всех, кто до него пытался измерить звездный параллакс, Бессель выбрал звезду не по яркости, а по значительной величине собственного движения (что казалось ему более надежным признаком ее близости). Такой «летящей звездой» оказывалась слабая двойная звезда (5,6 и 6,3m) 61 Лебедя с собственным движением 5",2 в год. Применив, как и Струве, более эффективный метод дифференциальных параллаксов (метод Галилея), Бессель с июля 1837 по октябрь 1838 гг. провел длинный ряд наблюдений относительных положений исследуемой двойной системы звезд и двух намного более слабых (т. е. далеких) соседних с нею звездочек и уловил параллактическое смещение 61 Лебедя. Опубликованное им в ноябре 1838 г. значение ее параллакса (0",314) оказалось ближе к современным данным (0",292), чем повторный результат, полученный им по 402 измерениям, законченным к 1840 г. (0",3483).

Немного ранее опубликованные измерения В. Я. Струве (для Веги), результат Бесселя (который был воспринят современниками с наибольшим доверием) и появившиеся вскоре данные Т. Гендерсона (для а Центавра) впервые убедительно показали колоссальность масштабов звездной Вселенной. Интересно, что эти точные измерения тригонометрических параллаксов в целом подтвердили первые фотометрические оценки межзвездных расстояний Гюйгенса и особенно Ламберта (для Сириуса). Если измерение звездного параллакса принесло Бесселю золотую медаль Лондонского королевского астрономического общества и мировую славу, то второе замечательное открытие его в звездной астрономии не получило признания при жизни ученого. Между тем оно имело принципиальное значение. Изучая собственные движения звезд, Бессель в 1834 г. обратил внимание на еле заметные, но характерные особенности этого движения у самой яркой звезды неба — Сириуса, а к 1840 г. установил то же для самой яркой в созвездии Малого Пса — звезды Процион: пути обеих звезд оказывались слегка волнистыми, или «змеевидными».

Для объяснения явления Бессель выдвинул смелую идею, предположив, что обе звезды имеют невидимых темных спутников, которые возмущают прямолинейное, на наблюдаемом отрезке времени, движение главной, видимой звезды. Этот вывод он опубликовал в результате длинного ряда тщательнейших наблюдений на новом инструменте обсерватории — меридианном круге Репсольда. Период обращения спутников он оценил в обоих случаях примерно в 50 лет. Заключение Бесселя, развитое им вскоре в письме к А. Гумбольдту, имело и намного более общий смысл, нежели открытие новых двойных систем звезд, пусть даже с весьма слабо светящимися спутниками (которые, кстати, тогда принимали за формирующиеся, остывающие планеты). По поводу своего открытия Бессель писал: «Тот факт, что мы видим бесчисленное множество ярко блистающих звезд, не может еще сам по себе служить доводом для того, чтобы отрицать возможность существования бесчисленного множества темных невидимых звезд».

Это заявление Бесселя, хотя и не совсем новое (ибо существование таких тел предполагали Кант и Лаплас), но впервые утверждавшее существенную (а не экзотическую) роль таких тел во Вселенной, позволяет в новом, современном нам смысле назвать Бесселя если не основателем (как это утверждалось в конце XIX — начале XX вв.), то предвестником «астрономии невидимого». Эта его идея перекликается с современными поисками «скрытой массы» во Вселенной. Но она не укладывалась в общепринятую тогда астрономическую картину мира. Лишь в 1851 г. американский астроном Петере подтвердил вывод Бесселя о Сириусе и рассчитал положение спутника. А в 1862 г, сын и отец Кларки — знаменитые американские оптики, при испытании 18-дюймового рефрактора внезапно обнаружили этот спутник в виде звездочки не ярче 8". Спутник Проциона впервые обнаружил в 1896 г. американский астроном Шеберле на Ликской обсерватории (Маунт Гамильтон в Калифорнии) как звездочку 13m. Подтвердились и предсказанные Бесселем периоды обращения спутников.

Но главный сюрприз был впереди: в 1914 г. было установлено для Сириуса (У. Адаме, США), а затем и для Проциона, что оба спутника являются представителями нового неизвестного ранее типа звезд — «белых карликов» (со средней плотностью вещества в сотни кг/см3!). Бессель близко подошел и к открытию еще одной планеты за Ураном. О своем убеждении в этом он сообщил в письме к Д. Гершелю в 1842 г., проанализировав материалы об особенностях движения Урана (которые Бессель собрал с помощью своего ученика Ф. В. Флеминга). Планета (Нептун) была открыта спустя несколько месяцев после смерти Бесселя, причем с помощью Берлинских академических карт звездного неба, изданных по инициативе и с участием Бесселя. (Продолжение этого картографирования неба завершил Аргеландер своим знаменитым «Боннским обозрением».) В 1844 г. в письме к А. Гумбольдту Бессель сделал другой странный для его современников вывод.

Измеряя в течение двух лет широту Кенигсберга, он заключил, что высота полюса непостоянна, и объяснил это движением оси вращения в теле планеты. Предсказание Бесселя стало доказанным фактом уже к концу XIX в. В планетной астрономии Бесселю принадлежит разработка теории и составление таблиц солнечных затмений (теория используется и в наши дни), определение массы и сжатия Юпитера, массы Сатурна, изучение его колец, орбит его спутников, особенно Титана. В 1835 г. в связи с возвращением кометы Галлея Бессель построил одну из первых теорий движения частиц в голове комет (пионером в этой области был Г. В. Брандес) — так называемую «фонтанную». Это была первая математическая теория комет. Бессель опирался в ней на идею существенной роли полярных (электрических) сил в свечении хвоста комет (высказывавшуюся еще Ломоносовым) и на идею отталкивательной силы Солнца, действующей на «вещество светлых лучей», выходящих из ядра кометы. (Идея высказана была впервые Кеплером, но фактом, научно доказанным, световое давление на газы стало только после опытов П. Н. Лебедева, 1909 г.).

Теория Бесселя стимулировала работы крупнейшего теоретика комет конца XIX — начала XX вв. Ф. А. Бредихина. Помимо астрономии. Бессель внес значительный вклад в геодезию. В 1832—1838 гг. он совместно с И. Байером провел градусные триангуляционные измерения в Восточной Пруссии, откликнувшись на пожелания Петербургской академии наук. В работе существенную роль сыграл изобретенный Бесселем базисный прибор. Измеренная им дуга меридиана (1°30'29") сомкнулась с большой дугой, измеренной В. Я. Струве и К. И. Теннером (более 20°). Но главным результатом Бесселя было здесь определение им [на основе анализа всех имевшихся тогда (десяти) градусных измерений в Европе и Азии] элементов земного сфероида, которые оставались более века самыми точными (до введения в 1941 г. в геодезии эллипсоида Красов-ского).

В историю науки Бессель вошел и как один из крупных математиков, автор теории применения так называемых цилиндрических функций («функции Бесселя») для вычисления возмущенного движения планет. Эти функции, как и соответствующее им дифференциальное «уравнение Бесселя», впоследствии нашли и значительно более широкое применение в теоретической физике (в теории теплопроводности, диффузии, колебаний). Бессель опубликовал около 400 научных работ и оставил большую переписку с учеными, где также излагал свои идеи и результаты. Он читал и популярные лекции по физике и астрономии. Заслуги ученого были высоко оценены избранием в члены многих академий, в том числе Берлинскую (1812 г.), и в иностранные почетные члены Петербургской академии наук (1814 г.), а также многих научных обществ. Умер Ф. В. Бессель 17 марта 1846 г. в Кенигсберге и был похоронен близ обсерватории. Именем Бесселя назван кратер на видимой стороне Луны.




По материалам А.И. Еремеевой: АК-1984, АК-1989. Распознавание и подготовка в электронном виде - Козловский Александр


Главная страница раздела

Copyright © 2004 - 2016, Проект 'Астрогалактика' • выпущен 12.07.2004