Ученые астрономы :: Карл Фридрих Гаусс

Карл Фридрих Гаусс, которому современники заслуженно присвоили титул короля математиков, родился 30 апреля 1777 года в городе Брауншвейг, столице одноименного герцогства. Уже в раннем детстве он проявил свои незаурядные способности к точным наукам, за что получил прозвище «вундеркинд» — чудо-ребенок. Способного ученика заметил его преподаватель Мартин Бартельс (в будущем учитель Н.Лобачевского) и помог ему получить стипендию для получения дальнейшего образования. Благодаря этому, в 1795 году Гаусс успешно окончил колледж в Брауншвейге и вскоре поступил в Геттингенский университет, где проучился следующие три года, показав выдающиеся результаты не только в математике, но и в изучении иностранных языков.

Именно здесь молодой ученый сделал свое первое открытие, доказав возможность построения правильного семнадцатиугольника с помощью линейки и циркуля. Он также закончил здесь свою первую научную работу «Арифметические исследования», которая увидела свет в 1801 году.

До 1807 года Гаусс жил в Брауншвейге, а затем переехал в Геттинген, где по рекомендации другого великого немецкого ученого и исследователя Александра Гумбольдта был назначен на должность директора местной обсерватории. Здесь он проработал до самой смерти, 23 февраля 1855 года.

Гаусс в первую очередь вошел в историю как выдающийся математик, однако, его вклад в астрономическую науку также достаточно значителен. Именно он впервые выполнил расчет параметров орбиты только что открытой малой планеты Церера. Благодаря этому было установлено, что данное небесное тело не относится ни к одной из известных на тот момент категорий небесных тел. Так состоялось открытие пояса астероидов, расположенного между Марсом и Юпитером.

А в 1809 году вышла знаменитая работы Гаусса «Теория движения небесных тел». В ней ученый изложил теорию учета возмущений орбит, которая впоследствии стала канонической. Еще через два года Гаусс точно вычисляет орбиту только что обнаруженной кометы, а на следующий год производит аналогичные расчеты для другой кометы.

Математические же заслуги Гаусса ставят его в один ряд с величайшими учеными в истории. Он впервые нашел строгое доказательство основной теоремы алгебры, ввел в теорию поверхностей термин «гауссова кривизна», разработал основы дифференциальной геометрии. Работа «Исследования относительно кривых поверхностей», опубликованная в 1822 году, стала классикой еще при жизни ее автора. В 1825 году Гаусс открыл комплексные целые числа, названные его именем. С их помощью ему удалось доказать ряд арифметических теорем, включив результаты своих исследований в новый труд «Теория биквадратичных вычетов» (1832 год). И многое другое стало достоянием науки благодаря гению немецкого ученого.

Помимо математики Гаусс занимался изучением явлений магнетизма и электричества. Вместе с Вильгельмом Вебером он изобретает первую действующую модель электрического телеграфа, которую демонстрирует широкой публике в 1833 году. В честь заслуг Гаусса его именем названа единица измерения магнитной индукции (гаусс).

Кроме того, ученый хорошо знал несколько языков – латынь, английский, французский. Гаусс умел читать и на русском языке.

За большие заслуги перед наукой Карл Фридрих Гаусс был избран иностранным членом Петербургской Академии наук, а также награжден золотыми медалями Лондонского Королевского общества и Парижской Академии наук.

Ученые астрономы :: Джованни Доминико Кассини

Джованни Доминико Кассини родился 8 июня 1625 года в маленьком поселении Перинально, расположенном на севере современной Италии. Он получил хорошее образование в генуэзском иезуитском колледже, где проявил способности к астрономии и другим наукам. Затем в течение шести лет Джованни работал в принадлежащей маркизу Мальвазиа обсерватории, расположенной вблизи Болоньи. Благодаря своим успехам в практической деятельности в 1650 году он был назначен профессором астрономии Болонского университета, в котором проработал 19 лет. А в 1671 году, когда во Франции была построена Парижская обсерватория, Кассини принял личное приглашение короля Людовика XIV и стал ее директором. На этой должности он оставался вплоть до самой смерти в 1712 году.

Условия для работы во Франции были прекрасные. Так, обсерватория располагала одним из наиболее мощных на то время телескопов с увеличением 150 раз. На тот момент это было очень значительное увеличение.

Однако, еще в Италии Кассини сделал ряд важных астрономических открытий. Так, в 1665 году он впервые разглядел на Юпитере Большое Красное пятно, которое существует и сегодня. Одновременно ученому удалось определить период вращения этой планеты. Другим его важным достижением стали новые солнечные таблицы, составленные им по результатам позиционных наблюдений нашего светила. Также Кассини определил период осевого вращения у Марса и составил первые таблицы движения для крупнейших спутников Юпитера.

После переезда в Париж новые открытия не заставили себя долго ждать. Занявшись детальными наблюдениями Луны, новый директор обсерватории лично составил наиболее подробную на тот момент карту нашего естественного спутника. Одновременно, с группой своих коллег он произвел достаточно точные измерения расстояния от Земли до Марса, а затем и до Солнца. Через несколько лет, наблюдая явление зодиакального света, Кассини сумел правильно определить его природу, предложив гипотезу, которая в дальнейшем была подтверждена и является общепринятой и в наше время. Также именно по результатам его наблюдений за спутником Юпитера Ио, и возникающими задержками его затмений, датский ученый Олаф Ремер впервые высказал предположение, что скорость света является конечной величиной и произвел оценку его значения. Правда, сам Кассини не согласился с такой гипотезой, которая получило окончательное подтверждение лишь полвека спустя.

Кроме наблюдений небесных светил ученый занимался также и земными проблемами. Именно под его руководством было произведено первое измерение дуги меридиана. Правда, оно оказалось недостаточно точным, вследствие чего достаточно длительное время принятая учеными форма Земли не соответствовала действительности. Эта ошибка была исправлена последующими измерениями лишь к середине XVIII столетия.

Вообще же Кассини прославился именно в качестве блестящего наблюдателя, который сумел открыть немало нового на звездном небе. В качестве же теоретика он далеко не блистал, нередко отказываясь принимать даже правильные новые гипотезы своих коллег. Впрочем, вклад ученого в развитие астрономии достаточно велик и без этого. Одним из доказательств этого стало название исследовательского зонда, запущенного в 1998 году к Сатурну его именем.

Ученые астрономы :: Фридрих Уильям Гершель

Сын небогатого музыканта Фридрих Уильям Гершель родился 15 ноября 1938 году в Ганновере. Еще в детстве семья переехала в Лондон, где будущий астроном и начал свою «трудовую деятельность». Первоначально он пошел по стопам отца, поступив на службу в военный оркестр. Через два года, покинув службу, молодой Уильям избрал карьеру музыканта, успев побывать органистом, учителем музыки и даже распорядителем концертов. Далеко не сразу привлекла его астрономия. Занявшись изучением музыкальной теории, Гершель поочередно увлекся математикой, оптикой, и наконец, лишь в возрасте 36 лет занялся астрономией. Поскольку для научных занятий ему нужны были средства, он начал изготавливать телескопы на заказ, попутно внося в них определенные усовершенствования. Его деятельность вскоре была оценена королем Англии Георгом III, который и сам увлекался астрономией. В результате Гершель получил должность королевского астронома и средства на постройку собственной обсерватории, где им и были сделаны наиболее значительные открытия. Здесь он работал несколько десятилетий, вплоть до самой смерти.

Гершель внес немалый вклад в развитие астрономии, физики и оптики. За свою жизнь он изготовил свыше 400 телескопов, в том числе по заказам крупнейших обсерваторий того времени. Занимаясь научными опытами, он впервые обнаружил инфракрасное излучение. Однако, свои самые знаменитые открытия были сделаны им вовсе не на Земле, а на небе. Именно Гершель стал первооткрывателем новой планеты в нашей Солнечной системе, чего не случалось ранее. Ведь до этого момента астрономам более двух тысячелетий были известны шесть планет, видимых невооруженным глазом. 13 марта 1781 года в установившийся веками небесный порядок было внесено существенное изменение. Именно в этот день Уильям Гершель заметил на небе неизвестный светящийся объект, который оказался седьмой от Солнца планетой – Ураном.

Открытие прославило ученого, который не остановился на этом, а продолжал наблюдения. Составляя каталог двойных звезд, Гершель пришел к выводу, что они представляют собой единые системы, а не случайно расположены друг рядом с другом, как считалось ранее. Другим важным выводом, сделанным Гершелем, стала принадлежность нашей Солнечной системе к Млечному Пути. После открытия после 1800 года группы малых небесных тел между орбитами Марса и Юпитера он ввел для них специальное название – астероид. Термин этот используется и наше время.

Сам же Гершель также открыл в окрестностях нашего Солнца немало новых объектов. Помимо самого Урана им были обнаружены два его крупных спутника – Титания и Оберон. Кроме того, он открыл два спутника у соседнего Сатурна – Мимас и Энцелад, попутно определив период вращения самой планеты и его колец. В числе его открытий – более 800 новых двойных и кратных звезд, ряд планетарных туманностей. Гершель по праву считается одним из основателей звездной астрономии.

Стоит отметить, что большую помощь в астрономических наблюдениях Уильяму оказала его родная сестра Каролина. Она самостоятельно открыла ряд комет и туманностей. После смерти брата, на основе совместных наблюдений ею был составлен каталог звездных туманностей, который включал в себя 2500 объектов.

Messenger — посланник Земли

Так сложилось, что конечными целями большей части советских, американских, европейских или японских АМС (Автоматическая Межпланетная Станция) были объекты, расположенные во внутренней области нашей Солнечной системы. Это вполне объяснимо, учитывая относительно небольшие энергетические затраты и полетное время, необходимые для доставки станции к Венере или Марсу. Однако, до недавнего времени ближайшая к Солнцу планета – Меркурий была, казалось, незаслуженно забыта исследователями космоса. За полвека, прошедшие с момента начала космических полетов к другим планетам, лишь один космический аппарат посетил окрестности Меркурия. Это событие произошло во время полета американской АМС «Маринер-10», которая в 1974 и 1975 годах три раза сближалась с планетой на расстояние несколько сот километров. В результате были получены снимки части поверхности планеты (чуть больше 40%), сделан ряд физических измерений. Тем не менее, Меркурий длительное время оставался одним из космических объектов, о которых землянам было известно совсем немного. Теперь же такая ситуация может измениться.

3 ноября 2004 года с космодрома на мысе Канаверал состоялся запуск автоматической межпланетной станции, которая получила название MESSENGER (MErcury Surface, Space ENvironment, GEochemistry and Ranging). Ее целью стало комплексное изучение Меркурия, к которому она и направилась по очень сложной траектории.

Несмотря на достаточно мощную двигательную установку с большим количеством топлива, для выхода на орбиту искусственного спутника планеты станции понадобилось предварительно выполнить в пути 6 гравитационных маневров. Два из них состоялись во время пролета мимо Земли, два – мимо Венеры. Кроме того, АМС дважды прошло мимо самого Меркурия. В результате скорость полета станции при третьем приближении к конечной цели оказалась согласованной с движением планеты. Это и позволило перейти на ее орбиту в результате торможения.

Что касается самой АМС, то ее полный вес составляет 1100 кг. Из них примерно 600 кг приходится на топливо. Станция закрыта специальным теплоизолирующим экраном, который защищает ее от действия солнечного излучения. В качестве источника энергии служат солнечные батареи максимальной мощностью 2 кВт. На станции установлены 7 научных приборов. Среди них комплект специальных камер для съемок поверхности планеты, рентгеновский, нейтронный и гамма-спектрометры, детекторы плазмы и частиц высоких энергий, комбинированный спектрометр для исследования атмосферы Меркурия (работает в видимом, инфракрасном и ультрафиолетовых диапазонах), а также лазерный высотомер и магнитометр.

Путешествие Messenger от Земли к Меркурию заняло 6.5 лет. И вот наконец, 18 марта 2011 года АМС вышла на орбиту этой пока еще загадочной планеты. Здесь она будет работать в течение одного года, а может и больше. Уже 29 марта станция передала на Землю первые снимки Меркурия. В течение первых суток их было 363, а к исходу третьих – уже 1500. Всего же планируется отснять не менее 75 тысяч изображений поверхности планеты, на основании которых будет составлена ее подробная полная карта.

Ну а поскольку работа зонда только началась, нет никаких сомнений, что впереди нас ждут новые удивительные открытия, которые помогут в открытии тайн происхождения нашей Солнечной системы.

Созвездия Южного Полушария :: Телескоп

Телескоп — одно из самых малых созвездий на всей небесной сфере. Оно посвящено оптическому прибору, который позволил человеку заглянуть в далекие просторы Вселенной. В ясную и безлунную ночь при хорошей видимости в созвездии Телескопа можно увидеть невооруженным глазом около тридцати звезд, большинство которых находится на границе видимости. Самая яркая звезда — α Телескопа, имеет блеск 3,5 звездной величины. Другая яркая звезда — ζ Телескопа — четвертой звездной величины. Созвездие не образует характерной геометрической фигуры и изображалось на звездных картах как отрезок прямой, образованный двумя самыми яркими звездами.

Название созвездию дал в 1752 г. известный исследователь южного звездного неба французский астроном Никола Луи де Лакайль, нанесший на карты звездного неба порядка 10000 южных звезд. Первоначально он назвал созвездие Трубой Телескопа и посвятил его телескопу Кассини.

Жан-Доминик Кассини (1625-1712), французский астроном итальянского происхождения, давший миру множество замечательных открытий. Он родился 8 июня 1625 г. в Перинальдо (Генуэзская республика). После получения образования в Генуе работал в обсерватории маркиза Мальвазиа в Панцано в 1644-1650 г. Спустя девять лет, Кассини получил звание профессора астрономии в Болонском университете и в 1669 г. переехал во Францию, где стал руководителем Парижской обсерватории, которую возглавлял до конца жизни. С 1669 г. — член Парижской Академии наук.
В Италии Кассини составил новые солнечные таблицы, которые опубликовал в 1662 г. Он создал теорию атмосферной рефракции, экспериментировал в области гидравлики, руководил гидротехническими работами. В 1664 г. Кассини начал наблюдать планеты с помощью больших телескопов с улучшенной оптикой. Он изучил и описал Юпитер и систему полос на его поверхности.

По перемещениям теней от спутников Юпитера по диску планеты и виду облачной поверхности, Кассини впервые определил период вращения Юпитера. В 1668 г. Кассини составил таблицы движения спутников Юпитера, Это было чрезвычайно важное пособие для мореплавателей, позволявшее им по положению спутников в момент наблюдения определять время на меридиане обсерватории, а отсюда — географическую долготу своего места. Других методов определения местоположения в море тогда не было; механические часы были еще несовершенны. В 1666 г. Кассини изучил и описал Марс. Жан-Доминик Кассини прославился как талантливый астроном-наблюдатель, сделавший множество замечательных астрономических открытий. Его именем названы объекты на картах Луны, Марса и спутника Сатурна — Япета. Умер Кассини в Париже 14 сентября 1712 г.

Особого упоминания заслуживает современный «потомок» первых телескопов — космический телескоп Хаббл (HST). Это автоматическая обсерватория на орбите Земли, названная в честь американского астронома Эдвина Хаббла (1889-1953). Телескоп Хаббл был создан как совместный проект NASA и Европейского космического агентства. Из-за катастрофы «Челленджера» в 1986 г. телескоп был доставлен на орбиту шаттлом «Дискавери» STS-31 только 25 апреля 1990 г. После доработки оптической системы в 1993 г. телескоп стал давать высококачественные изображения, которые можно было бы получить с поверхности Земли, имея телескоп в 7-10 раз большей мощности. Предполагается, что Хаббл проработает на орбите до 2013 г., когда его сменит космический телескоп Джеймс Вебб (JWST).

Далее…