Вильям Гершель

13 марта  1781 года 42-летний астроном-любитель  Вильям Гершель открыл, как ему  показалось, новую комету, наблюдая  звезды между созвездиями Тельца  и Близнецов. 
 
Фридрих Вильгельм Гершель (1738—1822), сын ганноверского военного музыканта, сам композитор и музыкант, приехал в Англию 18-летним юношей. Здесь он, преобразовавшись в Вильяма, длительное время зарабатывал на жизнь музыкальными уроками. Постепенно он увлекся астрономией, и к 33 годам осознал, что только этот предмет по-настоящему для него интересен. Свой первый телескоп Гершель достроил в 1773 году и через год приступил к систематическим наблюдениям. К моменту упомянутого открытия он все еще оставался любителем, хотя и проявил незаурядное упорство в конструировании телескопов и наблюдениях. 
 
26 апреля 1781 года Вильям Гершель представил в Лондонское Королевское общество «Сообщение о комете» и, возможно, стал бы очередным счастливцем из немалой тогда когорты кометчиков, если бы не странное поведение предмета его мартовского открытия. Объект не увеличивал яркость, то есть не желал приближаться к Солнцу. Уже в мае французский астроном Жан Сарон установил, что новое небесное тело находится за орбитой Сатурна, а несколько позже петербургский академик, ученик Л. Эйлера, Андрей Иванович Лексель (1740—1784) показал, что оно вообще ведет себя как планета, обращаясь вокруг Солнца с периодом около 84 лет. 
 
Так произошло открытие седьмой большой планеты — Урана. Впрочем, мудрый Гершель первоначально предложил назвать ее Георгом в честь здравствующего короля. Это предложение не прошло — оно противоречило тысячелетней традиции называть планеты именами античных богов, но сыграло свою положительную роль в судьбе Гершеля. В том же 1781 году он стал членом Лондонского Королевского общества, а через год благодарный Георг III назначил его своим придворным астрономом с годовым жалованием в 200 фунтов. Это позволило Гершелю целиком погрузиться в любимую работу. 
 
С именем Вильяма Гершеля справедливо связывается целая эпоха в астрономии, а его достижения и объем работы сопоставимы среди предшественников, пожалуй, только с деятельностью Гиппарха и Тихо Браге. 
 
Хотя открытие Урана стало в глазах современников ярчайшей вехой его жизни, главное его достижение заключается в ином — в колоссальном подъеме уровня систематичности наблюдений и в изменении их ориентации. 
 
Гершель обратился к звездам. Именно звездные системы интересовали его в первую очередь.

В 1783 году он показал, что обнаруженное Галлеем  изменение положения звезд частично обусловлено движением Солнечной  системы в сторону созвездия Геркулеса*. Это нанесло сильнейший удар по гелиоцентрической картине Вселенной — Солнце становилось рядовой звездой, мчащейся среди других светил.

* Более обширные  современные данные  показывают, что апекс  (точка, куда со  скоростью около  20 км/с  стремится Солнце) расположен в созвездии Лиры, неподалеку от созвездия Геркулеса. 
 
Еще через 20 лет Гершель обнаружил особый тип космического населения — двойные звезды*. Эти объекты сыграли важнейшую роль в определении масштабов Вселенной. 
 
* Видимо, первое указание на существование двойных звезд было получено итальянским астрономом Джованни Батиста Риччоли (1598—1671), составителем энциклопедического «Нового Альмагеста», подытожившего астрономические достижения того времени.

Вообще  же, фантастическим подвигом выглядит сухой факт — Гершель открыл и описал более 2500 звездных скоплений и туманностей! 
 
Туманности, более или менее размазанные светящиеся пятнышки, представляли собой известную к тому времени космическую загадку. Дело не в редкости — как туманность выглядит и древнейший небесный объект Млечный путь*, расщепленный Галилеем на отдельные звезды. Но многие туманности не поддавались такому расщеплению даже с помощью самых сильных телескопов.

*Это  красивый древнеримский  образ (via lactea). Греки  называли его «молочным кругом» (galaktikos kyklos), откуда и пошел термин «галактики». 
 
В практическом плане туманности заинтересовали астрономов опять-таки в связи с кометным бумом 18 столетия. Первый каталог аббата Николы Луи де Лакайля (1755 год), как и более известный, включающий 103 объекта, каталог французских астрономов Шарля Мессье и Пьера Мешена (1784 год), появились в качестве руководства для желающих выделить кометы среди иных светящихся пятнышек. 
 
Систематическая работа Вильяма Гершеля, а впоследствии его сына и достойного продолжателя Джона Фредерика Уильяма Гершеля (1792—1871), автора знаменитого CG-каталога на 5079 звездных скоплений и туманностей*, привлекла внимание к этим объектам и вообще к проблеме островного строения Вселенной.

* Джону Гершелю,  ставшему впоследствии президентом Лондонского Королевского общества, принадлежит заслуга и в систематизации двойных звезд — в своих 11 каталогах он описал 3000 этих объектов. Он впервые стал вести постоянные наблюдения в Южном полушарии. Его творческая увлеченность фотоделом способствовала внедрению фотографических методов в астрономию.  
 
Что же нового давали гершелевские результаты для общей картины космических структур? 
 
Прежде всего, двойные звезды оказались первыми системами небесных тел, движущихся под действием сил тяготения сугубо вне Солнечной системы. Это позволило распространить закон, выявленный для взаимодействия Солнца и планет, на межзвездные расстояния, то есть проверять его совсем в иных масштабах. 
 
Во-вторых, и это не менее важно, открытие двойных звезд подорвало сложившийся предрассудок* об одинаковости истинной яркости всех звезд и ее примерному равенству яркости Солнца. Гершель ясно наблюдал звезды — компоненты двойной системы, расположенные на практически одинаковых от нас расстояниях, но с весьма разной яркостью.

*Как  и всякий предрассудок, он возник из  отсутствия проверки  иных возможностей  – лишь как  простейшая гипотеза.

Уильям  Гершель впервые подошел к  открытию нашей Галактики. Систематический  подсчет звезд по различным направлениям позволил ему выработать своеобразную модель сплющенного дискообразного сгустка звезд, в центре которого находится Солнце. Это выглядело определенным витком коперниковской гелиоцентрической идеологии, но, разумеется, качественно новым витком, хотя бы потому, что Солнце уже не считалось неподвижным центром мира. Подобно тому, как древние полагали естественным движение Солнца вокруг Земли, астрономам на рубеже 18—19 веков трудно было отделаться от впечатления, что Млечный путь более или менее равномерно окутывает Солнечную систему и ее окрестности. Впрочем, эта точка зрения подкреплялась объективными трудностями наблюдения центральной области Галактики, закрытой от нас пылевыми облаками. Темные туманности, то есть участки пространства, где из-за огромных облаков космической пыли не просматриваются звезды, были восприняты Гершелем с удивлением — он образно называл их «дырами в небе». Его внимание было приковано к форме шаровых звездных скоплений, но их концентрации в направлении созвездия Стрельца он не придал должного значения. Это выпало на долю его сына, который впервые указал на концентрацию шаровых скоплений как на важный фактор строения Галактики. 
 
И все-таки Уильям Гершель сделал важный шаг в конструировании галактической модели. Его работам непосредственно предшествовала картина в пифагорейском духе, нарисованная в 1750 году английским астрономом Томасом Райтом (1711—1786) в «Оригинальной теории, или Новой гипотезе Вселенной». Райт полагал, что Млечный Путь представляет собой что-то вроде плоского кольца или сферической оболочки (он дал оба варианта), в центре которых находится некий духовный первоисточник — «Глаз Господа». Существенно в этой гипотезе не ее обоснование, а идея множественности миров такого рода. Модель Райта относится к модели Гершеля примерно так же, как пифагорейская огнецентрическая картина к схеме Аристарха. 
 
Уильям Гершель стал одним из первых астрономов, смутно почувствовавших, что за разнообразием звездного населения кроется какая-то генетическая связь звездных объектов. 
 
Главное дело его жизни было подхвачено сыном, а впоследствии значительно развито голландским астрономом Якобусом Корнелисом Каптейном (1851—1922). Уточнив подсчеты звезд и тщательно классифицировав их величины, Каптейн пришел к заметно большим размерам Галактики. И к началу 20 века модель Гершеля-Каптейна — Галактика как дискообразное сверхскопление звезд с Солнцем в центре — стала практически общепринятой. 
 
Итак, деятельность Уильяма Гершеля переопределила ориентацию астрономии, углубив и конкретизировав последовательную программу Галлея. 
 
Открытие Урана послужило сильнейшим толчком для развития математических методов небесной механики и поиска новых объектов. 
 
Открытие двойных звезд, обладающих переменным блеском, привлекло внимание ко всем вообще переменным явлениям звездного мира — не к звездам как статическим телам, а к происходящим там процессам. Именно благодаря этому интересу в течение последующих десятилетий астрономы сумели построить хорошую модель Галактики и подтвердить гипотезу Райта о множественности звездных миров. Глубокий интерес Гершеля к туманностям сработал в этом же направлении, одновременно стимулировав четкую постановку космогонической проблемы. Все эти линии развития мы и рассмотрим в следующих разделах.

   Фридрих Вильгельм Гершель родился 15 ноября 1738 года в городе Ганновер в Германии. Его отец, Исаак Гершель, служил гобоистом в ганноверской гвардии, а мать, Анна Ильза Морицен, находилась дома и ухаживала за детьми и мужем. Семья исповедовала протестантскую веру и поэтому вынуждена была уехать из Моравии, где они раньше жили, в Ганновер.

   Поскольку родители были интеллектуалами, они и детей  приобщали к музыке, литературе, наукам. Больше всего Исаак  Гершель любил  астрономию, поэтому  погожими вечерами он приводил своих детей  на большую площадь у кафедрального собора. Оттуда они наблюдали всю красоту звездного неба. Вильгельм получил довольно объемные, но несистематические знания. Его увлечение математикой, астрономией и философией показало родителям, что сын имеет склонность к точным наукам. Помимо этого, мальчик обладал музыкальным талантом.

   Когда Вильгельму исполнилось 14 лет, отец отдал его  в полковой оркестр. Прослужив четыре года, юноша переехал в Англию. В Лондоне  жил его старший  брат Яков, служивший  капельмейстером  в Ганноверском полку. Поселившись у брата, Вильгельм, которого в Англии называли Вильямом, поначалу не знал, чем заняться. Средств к существованию у него не было, быть на содержании у брата он не хотел, поэтому вынужден был зарабатывать себе на жизнь перепиской нот. В 1766 году Вильям переселился в город Бат и начал карьеру исполнителя, попутно занимаясь дирижерством и давая уроки музыки. Вскоре он стал очень известной личностью в городе. Но такая жизнь его не совсем удовлетворяла. Он всерьез заинтересовался астрономией.

   В 1773 году Гершель купил несколько известных книг по оптике и астрономии, две из которых, «Полная система оптики» Смита и «Астрономия» Фергюсона, были у него все время под рукой.

Поскольку у Вильяма теперь был постоянный доход, он мог позволить  себе приобрести свой первый телескоп. Но этот прибор оказался со слишком маленьким увеличением и не мог удовлетворить требовательного наблюдателя. Гершель решил, что самостоятельно изготовит такой телескоп, который ему требовался. Купив необходимые инструменты и заготовки, он самостоятельно отлил и отшлифовал зеркало для своего первого телескопа. Преодолев большие трудности, Гершель в том же 1773 году изготовил рефлектор с фокусным расстоянием более 1,5 м. Шлифовку зеркал он производил вручную (машину для этой цели он создал только через пятнадцать лет), часто работая по 10, 12 и даже 16 часов подряд, так как остановка процесса шлифовки ухудшала качество зеркала. Работа оказалась не только тяжелой, но и опасной, однажды при изготовлении заготовки для зеркала взорвалась плавильная печь. Сестра Каролина и брат Александр были верными и терпеливыми помощниками Вильяма в этой нелегкой работе. Трудолюбие и энтузиазм дали превосходные результаты. Зеркала, изготовленные Гершелем из сплава меди и олова, были прекрасного качества и давали совершенно круглые изображения звезд.

       День 13 марта 1781 года в жизни Вильяма Гершеля стал самым знаменательным и поворотным. Он открыл, как ему показалось, новую комету, наблюдая звезды между созвездиями Тельца и Близнецов.

       26 апреля 1781 года Вильям Гершель представил в Лондонское Королевское общество «Сообщение о комете» и, возможно, стал бы очередным счастливцем из немалой тогда когорты кометчиков, если бы не странное поведение предмета его мартовского открытия. Объект не увеличивал яркость, то есть не желал приближаться к Солнцу. Уже в мае французский астроном Жан Сарон установил, что новое небесное тело находится за орбитой Сатурна, а несколько позже петербургский академик, ученик Л. Эйлера, Андрей Иванович Лексель (1740—1784) показал, что оно вообще ведет себя как планета, обращаясь вокруг Солнца с периодом около 84 лет. 
 
     Так произошло открытие седьмой большой планеты — Урана, расположенной на расстоянии примерно в 3 миллиарда километров от Солнца и по объему в 60 раз превышающую Землю. Впервые за несколько веков была обнаружена новая планета. Открытие Урана поменяло представление ученых о строении Солнечной системы, а имя Гершеля прославилось на весь мир.

   После этого Вильяма избрали членом Королевского астрономического общества, а Георг II назначил его королевским астрономом с жалованьем в размере 200 фунтов в год. Кроме того, королевская казна по приказу Георга II выделила ученому средства на постройку обсерватории близ Виндзора. Теперь Гершель мог бросить профессию музыканта и полностью отдаться изучению астрономии. В 1786 году он поселился в городе Слоу, где занимался астрономическими наблюдениями. Кроме того, он производил шлифовку зеркал и в этом ремесле достиг большого совершенства. Вскоре он построил телескоп с фокусным расстоянием, равным 13 метрам.

   Гершель относился к числу неутомимых астрономов-наблюдателей. Именно он первым открыл движение Солнечной системы  по направлению к созвездию Геркулеса, составил и опубликовал каталог  открытых им двойных звезд и туманностей, количество которых составило 2500. В 1787 году ученый обнаружил у Урана два спутника. В 1789 году Петербургская академия наук избрала Гершеля своим почетным членом. К этому времени у него уже была степень доктора Оксфордского университета и золотая медаль Лондонского королевского общества.

   Но  самым главным достижением астронома  следует считать исследование звезд. В основу научных изысканий он положил так называемое «черпание» неба, то есть детальное изучение звезд  в поле зрения телескопа. Применяя этот способ, Гершель многого достиг в области изучения Млечного Пути. Им было написано и издано свыше 70 научных трудов по астрономии, астрологии, физике и химии.