А мы, пропустив Темные века, переносимся в эпоху Возрождения. 1577 год. Известный астроном и астролог Тихо Браге приступает к возведению своей обсерватории «Ураниборг» («Замок Урании[32]») на пожалованном ему королем Фредериком II в вечное пользование острове Вен, что лежит в двадцати километрах от Копенгагена. Осень украшена потрясающим зрелищем – Великой кометой 1577 года[33], и Браге начинает наблюдения этой небесной гостьи. В немецком Граце комету наблюдает и шестилетний Иоганн Кеплер, держа за руку свою маму. Они еще поработают вместе, полностью и окончательно перевернув знания человечества о Солнечной системе, но это будет нескоро. А пока Браге педантично записывает данные о положении кометы на протяжении семидесяти четырех дней. Собрав все записи воедино, как свои, так и астронома Тадеаша Гаека[34] из Праги, и убедившись в отсутствии значимого параллакса[35] наблюдений, который присутствовал даже при наблюдениях Луны, Тихо Браге делает вывод – кометы не могут являться образованиями в атмосфере Земли, они находятся далеко, много дальше Луны, там, где обращаются планеты.
Да, говоря об открытии Браге, стоит упомянуть и другого астронома – Иоганна Мюллера[36], более известного как Региомонтан. За сто лет до описываемых событий он следил за движением Великой кометы 1472 года, аккуратно зарисовывая ее положение относительно звезд и отмечая изменения направления ее хвоста. К сожалению, он так и не понял причин изменения его ориентации, всегда направленной против Солнца, и не довел свои исследования движения комет до конца, скончавшись в возрасте сорока лет. Открытие космической природы комет откладывалось еще на сто лет.
Но вернемся к Тихо Браге, который до конца отстаивал геоцентрическую модель мира, отрицая гелиоцентрическую систему Николая Коперника[37], хотя, казалось бы, у него на руках были неопровержимые наблюдательные данные. При этом он твердо стоял за право комет быть космическими жителями нашей планетной системы. В научном мире все еще главенствовал постулат великого Аристотеля, казавшийся незыблемым на протяжении стольких веков! Даже Галилео Галилей[38] не смог принять революционного открытия датского астронома, объяснив отсутствие параллакса тем, что кометы есть оптический эффект, иллюзия, а у подобных «нефизических» объектов не может быть и параллакса. Да, печальный пример Джордано Бруно[39], взошедшего на костер на площади Цветов в Риме, хорошо отрезвлял. И все же авторитета Тихо Браге хватило, чтобы постепенно сломать прежнее, уже окаменелое, представление о кометах как огнях в небесах. Их признали полноправными жителями космического пространства, и уже совсем скоро люди научатся определять и их кеплеровы орбиты[40].
На протяжении десяти лет, с 1609 по 1619 год, преемник великого Тихо Браге – Иоганн Кеплер – публикует эмпирически выведенные им на основе наблюдений Тихо законы, но на гелиоцентрическую систему мира пока наложено табу. В 1664 году была открыта первая Великая комета эпохи Просвещения – C/1664 W1, или Великая комета 1665 года. Только представьте себе список ученых, которые наблюдали ее: Исаак Ньютон, Эдмунд Галлей, Роберт Гук, Ян Гевелий, Джованни Кассини. Ее яркость и внешний вид будоражат всех – от простого горожанина до «короля-солнца»[41]. Кстати, именно эта комета побудила будущего отца классической механики, который наблюдал ее будучи студентом Кембриджа, увлечься астрономией. Конечно, и эта «хвостатая» была уличена в появлении Великой эпидемии чумы в Лондоне и, чтобы два раза не ходить, – еще и в Великом пожаре следующего года. Король Португалии Афонсу VI, посчитавший, что комета грозит лично ему, даже пытался стрелять в нее из пистолета. Интерес к кометам был, и был он огромным. Дошло до того, что король Франции Людовик XIV созывает в Париже первое в истории собрание ученых, посвященное кометам, чтобы те наконец-то объяснили, что же это за объекты. До понимания их физической природы было еще далеко, но астрономы уже склонялись к тому, что, скорее всего, это тела, пересекающие Солнечную систему по незамкнутым параболическим траекториям.
Великая комета 1664 года
В 1665 году маленькому мальчику Эдмунду Галлею еще девять лет, но именно он внесет неоценимый и революционный вклад в исследования комет. Спустя двенадцать лет, будучи студентом третьего курса Оксфорда, Галлей публикует научную работу «Об орбитах планет» и отправляется на остров Святой Елены для изучения южного неба. Результатом этой работы станет публикация «Каталога южного неба» в 1679 году, после чего Галлей переключится на новую задачу – исследование силы, которая управляет движением планет. В 1680 году германский астроном Готфрид Кирх впервые открывает комету с помощью нового научного инструмента – телескопа. Именно на этой комете Ньютон будет оттачивать свои расчеты. В 1682 году на небе загорается новая яркая странница, и Галлей берется за определение ее орбиты, но сталкивается с трудностями и обращается к Ньютону, зная, что тот уже долгое время работает над этой задачей, но не рассказывает о своих научных результатах. Именно по просьбе Галлея в ноябре 1684 года Ньютон публикует научный трактат «О движении», который станет предтечей его революционной работы «Математические начала натуральной философии» 1687 года. В этой работе Исаак Ньютон постулирует свой закон Всемирного тяготения – фундаментальный закон классической механики, который провозглашает приход нового, гелиоцентрического миропорядка. Но давайте вернемся к Галлею…
Эдмунд Галлей
Вооружившись новейшим математическим аппаратом Ньютона и архивными наблюдательными данными с 1337 по 1698 год, в том числе и наблюдениями Тихо Браге, Эдмунд садится за определение орбит двадцати четырех комет, по которым собраны длинные ряды измерений. После долгой работы, в 1705 году, он публикует фундаментальный труд «Краткий обзор астрономии комет», главной целью которого считает подтверждение закона всемирного тяготения, а также проверку гипотезы Ньютона, что кометы совершают обращение вокруг Солнца по чрезвычайно вытянутым, но все же замкнутым эллиптическим орбитам. Именно в этой работе он впервые отмечает, что орбиты комет 1531, 1607 и 1682 годов очень схожи между собой и все их измерения можно объединить в одну общую орбиту со средним периодом обращения вокруг Солнца равным 75,5 года! А зная период обращения, опять же по закону Ньютона можно легко определить большую полуось орбиты и ее эксцентриситет. И эти параметры с большой точностью совпадают с современными расчетами на эпоху 1682 года. Вот так кометы из бездомных странников превратились в жителей Солнечной системы. Выполнив расчеты с учетом простейшего возмущения кометной орбиты гравитацией Юпитера и Сатурна, Галлей предположил, что в следующий раз небесная странница 1682 года должна прилететь в 1758 году.
Сам Эдмунд Галлей, хотя и прожил долгую и насыщенную жизнь, так и не увидел триумфального возвращения кометы, которая пока еще не носила его имени – он скончался в 1742 году, в возрасте восьмидесяти пяти лет. Шли годы – и вот время настало! Астрономы внимательно следили за небом в ожидании возвращения уже знаменитой кометы. Этим занимался и молодой Шарль Мессье, о котором я еще обязательно расскажу отдельно. Прошло лето, а за ним осень – кометы не было. Неужели ошибка и крушение такой стройной и элегантной теории? За расчеты садятся французские математики и астрономы: Алексис Клод Клеро, Жозеф Жером Лефрансуа де Лаланд и первая французская женщина-математик – Николь-Рейн Лепот. Плодом их титанических усилий станет уточнение орбиты кометы и расчетов даты прохождения перигелия – при более точном учете гравитационных возмущений дата сдвигалась на 13 апреля 1759 года. Комета должна была прилететь, но немного «запаздывала» относительно расчетов самого Галлея. Но все же она будет открыта в 1758 году, точно в канун католического Рождества. И сделает это немецкий астроном-любитель Иоганн Георг Палич[42]. Комета пройдет перигелий 13 марта 1759 года – французские ученые ошибутся всего на месяц. И в том же году французский астроном Никола-Луи де Лакайль впервые назовет эту комету именем Галлея. А годом позже Алекси Клеро опишет свои методы расчета движения комет (эфемериды) и приближенного решения задачи трех тел в научном труде «Теория комет».
В следующий раз комету ожидали в 1835 году. Более точные расчеты немецкого астронома Отто Августа Розенбергера, учитывающие гравитационные возмущения от открытой к тому времени планеты Уран[43], дали ошибку определения даты прохождения перигелия всего в четверо суток. А первое прохождение перигелия в XX веке, намеченное на 20 апреля 1910 года, было с высокой точностью предсказано в 1907 году английскими астрономами Филипом Гербертом Коуэллсом и Эндрю Клодом де ля Шеруа Кроммелином с помощью новейшего математического аппарата – численных методов интегрирования движения небесных тел, основные принципы которого современные астрономы используют и по сей день. В этих расчетах, разумеется, учитывались все восемь[44] планет Солнечной системы, о которых мы знаем. По иронии судьбы, планета Нептун также была открыта благодаря математическим расчетам. В начале XX века ученым наконец-то удалось «связать» воедино все разрозненные наблюдения кометы Галлея начиная с 240 года до нашей эры, тем самым ее наблюдательная дуга превысила 2200 лет! Последний перигелий комета Галлея прошла 8 февраля 1986 года. Именно тогда, впервые в истории человечества, комету изучали несколько космических аппаратов, выводя исследования космических странников Солнечной системы на абсолютно новый уровень. Об этом мы поговорим в конце главы, а пока давайте вернемся на Землю.