Новогодний сюрприз

Настоящие астрономы всегда готовы к наблюдениям. Джузеппе Пиацци (1746-1826) из Палермо в новогоднюю ночь 1801 г., как всегда, находился на своем посту. Отнюдь не случайно усердный итальянец направил свой инструмент именно в область звездного скопления. Он следовал своей систематической программе наблюдений - проводил всеобъемлющую "ревизию" неба, ставшую делом всей его жизни. Превосходный инструмент, изготовленный в Англии Дж. Рамсденом, вполне отвечал поставленной задаче: определить точные положения звезд. Каталог Пиацци включал координаты около 6750 звезд - результат трудной одиннадцатилетней работы. Проводя наблюдения в первую новогоднюю ночь XIX в., Пиацци обратил внимание на объект, выглядевший, как обычно, точкой, который он принял вначале за комету. В последующие ночи условия наблюдения были также благоприятны, и Пиацци следил за объектом до 11 февраля. Поскольку никаких следов "хвоста" у объекта не обнаружилось, астроном все более утверждался в предположении, что это отнюдь не комета, а, по-видимому, неизвестная планета. Пиацци так и не пришел к окончательному заключению относительно характера этой звезды, когда его сломила болезнь. Кроме того, плохие погодные условия, установившиеся в Северной Европе, вообще надолго приостановили поиски. Когда же, наконец, небо прояснилось и телескопы обратились к тому же участку небесной сферы, обнаружить объект не удалось. К счастью, это уже были времена, когда астрономы могли быстро обмениваться информацией. В 1798 г. Франц фон Цах основал журнал "Всеобщие географические эфемериды", а два года спустя началось издание "Месячной корреспонденции по земным и астрономическим наукам". Благодаря этому журналу, где срочные сообщения печатались в пределах нескольких недель, после того как попадали к издателю, о "новенькой" на небе и о попытках вычислить ее эфемериду^* на основании немногих имевшихся позиционных данных узнал молодой математик Карл Фридрих Гаусс (1777-1855).

^*(Эфемеридами называются таблицы, содержащие различные астрономические сведения (чаще всего координаты небесных светил), вычисленные для ряда последовательных моментов времени. - Прим. перев.)

Одним из первых решением задачи, связанной с поисками объекта, обнаруженого, а затем утерянного Пиацци, заинтересовался Цах. В своих расчетах он исходил из того, что новое небесное тело является планетой и движется по круговой орбите. За решение этой задачи взялся и Гаусс. Вычисленная им эфемерида отличалась от эфемериды, полученной Цахом, на достаточно большую величину - 7° (14 диаметров Луны в период полнолуния). Спустя точно год после открытия Пиацци нового объекта Генрих Вильгельм Ольберс (1758-1840), использовав эфемериду Гаусса, обнаружил "исчезнувшее" небесное тело.

Это произвело большое впечатление на ученый мир. Каким же способом производил Гаусс свои расчеты? Ведь до сих пор ни один из разработанных в рамках небесной механики методов расчета не давал должного результата. Гаусс вычислил орбиту небесного тела на основе ньютонова закона тяготения, но свой метод он огласил лишь несколько лет спустя, в 1809 г. Это была его "Теория движения небесных тел, которые обращаются вокруг Солнца по коническим сечениям" - классическая работа небесной механики в наследии Ньютона, которая и сегодня не потеряла своего значения при вычислении орбит небесных тел.

Гаусс долго медлил с публикацией, поскольку имел обыкновение публиковать только окончательные результаты. Сочинение, содержащее общие положения и больше известное под сокращенным латинским названием Theoria motus, было в основном завершено уже примерно в 1801 г. Однако до его публикации Гауссу представилось еще несколько возможностей проверить правильность и пригодность своей работы. В 1802, 1804 и 1807 гг. были замечены еще три новые "блуждающие звезды", которые потом причислили к многочисленной группе "малых планет" (астероидов): в 1802 г. Ольберс открыл Палладу, в 1804 г. Гардинг обнаружил Юнону, а в 1807 г. Ольберс зарегистрировал, наконец, Весту.

Комета Донати над собором Парижской богоматери 4 октября 1858 г.

Получив сообщение об открытии Весты, Гаусс рассчитал посредством своего метода (все еще неизвестного общественности) орбиту этого небесного тела. Примечательно, что на сей раз ошибка в предсказании момента появления астероида составила только несколько часов. Новый метод значительно усовершенствовал процесс расчетов. Вычисления, на которые знаменитый математик и астроном Леонард Эйлер (1707-1783) в свое время потратил целых три дня, Карл Фридрих Гаусс произвел за час!

Открытые вначале четыре астероида были поистине "вершиной айсберга": к середине века число их стремительно выросло, а в конце XIX в. насчитывалось уже около 300 малых планет. С появлением фотографии, ставшей новым вспомогательным средством в астрономических наблюдениях, открытия малых планет происходили почти ежедневно. Конечно, далеко не всегда удавалось вычислить орбиты; еще и по сей день многие малые планеты наблюдались лишь однажды. С позиций небесной механики астероиды выглядели весьма "требовательными" объектами, и, не имея удобной и апробированной теории, пытаться напасть на след этих малых тел Солнечной системы было безнадежным занятием.

Астероиды имели большое значение для решения многих проблем. Прежде всего следует подчеркнуть особую роль нескольких малых планет с очень вытянутыми орбитами в качестве вспомогательного средства при определении астрономической единицы, а. е. (за величину принято среднее расстояние Земля - Солнце), которая является основополагающей при измерении расстояний в космосе. Наблюдения орбит малых планет помогли также более точно определить массы больших планет. Разумеется, трудно переоценить значение астероидов с точки зрения познания происхождения Солнечной системы в целом, ибо не исключено, что они представляют собой скопление тел, которые служили материалом для "создания" большой планеты.