С 5 по 9 января природа, как будто дождавшись разрешения загадки и дав астроному возможность совершить главное открытие своей жизни, все же опомнилась и закрыла небо над Палермо непроницаемой пеленой облаков. Джузеппе Пьяцци отдыхал после бессонных ночей и волнений, еще не зная, что объект, который он только что открыл, давно ищет целая группа ученых. Но, для того чтобы понять, что же они так усердно искали и какие для этого были научные предпосылки, нам необходимо вернуться на 200 лет назад, в самый конец XVI века – в мир, где все еще главенствует геоцентрическая система Гиппарха и Птолемея.
В 1596 году, читая лекции по математике в университете Граца, Иоганн Кеплер, сторонник гелиоцентрической модели мира, в своей работе «Тайны мироздания» (Mysterium Cosmographicum) сделал предположение о существовании неизвестной планеты между орбитами Марса и Юпитера. И хотя Кеплер и был ученым с революционными и опасными на тот момент научными убеждениями, но он был сыном своего времени. Вопрос, который он задавал себе и на который стремился ответить, звучал так: «Почему Бог сделал орбиты планет именно такими, а не иными?» Значит, в этом был какой-то смысл, красота, порядок и божественное провидение? Он предположил, что для законченности планетной системы как Божественного творения в ней должны существовать еще две планеты – одна между орбитами Меркурия и Венеры, а вторая – между Марсом и Юпитером. Именно этот «разрыв» – пустое пространство между четвертой и пятой планетами – будет привлекать внимание ученых на протяжении двух последующих столетий.
И. Д. Тициус и И. Э. Боде
В разное время им занимались Исаак Ньютон, Иммануил Кант, Иоганн Генрих Ламберт, Дэвид Грегори, Уильям Уистон и Христиан фон Вольф. Однако в обобщенном и привычном для нас виде первым эту мысль сформулировал немецкий астроном Иоганн Даниэль Тициус, добавив два новых абзаца к своему переводу книги Шарля Бонне «Созерцание природы» (Contemplation de la Nature), впервые опубликованному в 1766 году. Интересен тот факт, что сам Бонне был вовсе не астрономом, а известным французским натуралистом и философом. В своей книге он описал неразрывную связь природы – от ее малых, едва заметных форм до грандиозных, таких как планеты, и указал, что «сейчас мы знаем 17 планет [то есть планеты и их спутники], которые входят в состав нашей Солнечной системы; но мы не уверены, что их не больше». К этому высказыванию Иоганн Тициус добавил свое:
«Обратите внимание на расстояния планет друг от друга и поймите, что почти все они удалены друг от друга в пропорции, соответствующей их телесным величинам. Разделите расстояние от Солнца до Сатурна на 100 частей; тогда Меркурий будет отделен от Солнца четырьмя такими частями, Венера – 4 + 3 = 7 частями, Земля – 4 + 6 = 10, Марс – 4 + 12 = 16. Но обратите внимание, что от Марса до Юпитера происходит отклонение от этой точной прогрессии. От Марса следует пространство в 4 + 24 = 28 таких частей, но до сих пор там не было замечено ни одной планеты. Мог ли Господь-Архитектор оставить это пространство пустым? Вовсе нет. Поэтому предположим, что это пространство, несомненно, принадлежит еще не открытым спутникам Марса, а также добавим, что, возможно, Юпитер еще имеет вокруг себя несколько меньших [спутников], которые пока не удалось разглядеть ни в один телескоп. Рядом с этим, пока еще не изученным для нас пространством, высится сфера влияния Юпитера на 4 + 48= 52 части и сфера влияния Сатурна на 4 + 96 = 100 частей».
Смелое и верное заявление. В 1772 году другой немецкий астроном – Иоганн Элерт Боде – включил его во второе издание своей книги «Путеводитель по изучению звездного неба» (Anleitung zur Kenntnis des gestirten Himmels), причем не сославшись на первоисточник. Да, в последующих переизданиях цитата Тициуса была добавлена, но теперь мы знаем этот закон как «правило Тициуса – Боде». Я не буду поднимать извечный вопрос научной этики, ведь это далеко не первый и не последний подобный случай в истории. К высказыванию самого Тициуса впоследствии тоже были вопросы. Он, как и Михаил Васильевич Ломоносов, был учеником известного марбургского философа и математика Христиана фон Вольфа, который высказывал подобные идеи в своей научной работе 1723 года. Еще более ранняя версия схожих рассуждений приписывается шотландскому астроному и математику Дэвиду Грегори. Интересен тот факт, что схожие «открытия» будут вновь и вновь появляться на протяжении почти двух сотен лет после публикации закона Тициуса – Боде либо как его дополнение и переосмысление с учетом новых астрономических открытий, либо по незнанию того факта, что математическое объяснение подобной зависимости уже было предложено двумя веками ранее. Да, бывает и такое.
Стоит отметить, что эмпирическое правило Тициуса – Боде получило всеобщую известность именно благодаря Иоганну Боде и по-настоящему всколыхнуло научное сообщество спустя девять лет после выхода его книги, когда было полностью подтверждено открытием седьмой планеты Солнечной системы – Урана. Большая полуось его орбиты была очень близка к предсказанному значению – 19,22 а. е .[6] вместо расчетных 19,6 а. е. (отклонение менее 2 %), а значит, между орбитами Марса и Юпитера просто обязана была быть еще одна планета!
Одним из тех, кто загорелся этой идеей, был директор Сибергской обсерватории [7] и придворный астроном герцогства Саксен-Гота-Альтенбург – Франц Ксавьер фон Зак. Астроном-самоучка, изучивший основы этой науки по многочисленным книгам, в том числе «Трактату об астрономии» (Traité d’astronomie) Ж. Ж. де Лаланда, с большим энтузиазмом взялся за поиск новой планеты. Его тактика поиска была проста и эффективна. Он верно предположил, что неуловимая планета, скорее всего, как и все известные планеты Солнечной системы, обращается по слабо наклоненной к плоскости эклиптики орбите, а значит, область поиска можно ограничить лишь зодиакальными созвездиями [8]. Следующим шагом фон Зака стало создание каталога всех зодиакальных звезд, доступных для наблюдения в его телескоп. Франс фон Зак даже пытался рассчитать возможную орбиту планеты, но у него ничего не вышло: ему не хватило знаний. И тогда он решил, что искать восьмую планету Солнечной системы нужно сообща!
В 1798 году Франс фон Зак пригласил 13 астрономов из Германии, Франции и Англии посетить Готу и обсудить вопросы централизованного поиска новой планеты. Это десятидневное мероприятие считается одной из первых международных астрономических конференций. К сожалению, в тот раз все закончилось лишь беседой и принятием «соглашения о намерениях». Фон Заку нужно было двигаться дальше и переводить дело из области рассуждений к реальным наблюдениям и поискам. У него уже сложилось понимание, с кем это можно сделать, и в сентябре 1800 года он совершил «небольшое астрономическое турне», как сам его называл, посетив Целле (близ Ганновера), Бремен и Лилиенталь, где встретился с такими уже заслуженными астрономами, как Адольф фон Энде, Генрих Ольберс, Иоганн Гильдемайстер, Иоганн Иероним Шрётер и Карл Людвиг Хардинг. На первом общем собрании в обсерватории Шрётера они основали «Объединенное астрономическое общество» (Vereinigte Astronomische Gesellschaft), «Общество Лилиенталя» [9], или, как оно известно в наши дни, – «Небесную полицию».
Члены общества приняли общую стратегию поиска: они разделили зодиакальный пояс на 24 зоны по 15 угловых градусов долготы и ±8 градусов широты от линии эклиптики. Каждая из этих зон закреплялась за одним «астрономом» – членом «Небесной полиции», а значит, им было необходимо расширить штат еще на 18 «детективов». В итоге к 1801 году в общество входили: Ф. Х. фон Зак (Гота), И. И. Шрётер (Лилиенталь), К. Л. Хардинг (Лилиенталь), Г. Ольберс (Бремен), А. фон Энде (Целле), И. Гильдемайстер (Бремен), И. Э. Боде (Берлин), И. С. Г. Хут (Франкфурт-на-Одере), Г. С. Клюгель (Галле), Ю. А. Кох (Данциг), И. Ф. Вурм (Блаубеурен), И. Т. Бюрг (Вена), Т. Бугге (Копенгаген), Д. Меландерхельм (Стокгольм), Й. Сванберг (Упсала), Т. фон Шуберт (Санкт-Петербург), И. К. Буркхардт (Париж), П. Мешен (Париж), Ш. Мессье (Париж), Ж. Тули (Марсель), Н. Маскелайн (Гринвич), У. Гершель (Слау), Б. Ориани (Милан) и Дж. Пьяцци (Палермо).
Стоит отметить, что вклад каждого члена общества в поиск новой планеты был неравнозначным. К примеру, до сих пор ведутся споры о том, принимал ли в них действенное участие великий астроном Уильям Гершель, хотя он и был включен в список. Доподлинно известно, что Жозеф Жером де Лаланд отклонил приглашение, сославшись на загруженность другой работой, а пригласительное письмо миланскому астроному Барнабе Ориани было датировано 29 мая 1801 года, то есть через пять месяцев после открытия новой планеты. Ситуация с самим Джузеппе Пьяцци складывалась еще более странно. Хотя он и был в списке членов общества, но никогда не получал приглашения. В письме Ориани фон Зак пишет следующее: «Вы и Пьяцци были в списке этого астрономического общества, которое было создано в сентябре 1800 года. …когда вы напишете Пьяцци, пригласите его от имени Общества». Таким образом, мы можем заключить, что Джузеппе Пьяцци не знал об «участии» в совместном поисковом проекте «Небесной полиции», когда совершил свое открытие, еще не понимая, что он нашел. Но давайте вновь вернемся к нашему первооткрывателю, и я расскажу, что было дальше, ведь история его открытия только начиналась…
10 января 1801 года, к счастью для Пьяцци, над Палермо снова было безоблачное небо. Ученый наблюдал свою находку каждую ясную ночь, пытаясь уловить хотя и призрачные, но все же намеки на ее кометную природу, но все было тщетно. 11 января новый объект сменил свое видимое движение по небесной сфере с попятного на прямое. 24 января, имея 14 позиционных измерений «кометы» и в душе все же надеясь, что это новая планета, Пьяцци пишет письма своему близкому другу Барнабе Ориани в Милан и Иоганну Боде в Берлин. Эти письма во многом схожи, разница лишь в том, что в письме другу Джузеппе делает робкое предположение о том, что открытый им объект все же может быть новой планетой.