Научные достижения в астрономии XVII–XVIII веков
В XVII веке быстро развивалось мореплавание. Для составления точных географических карт был необходим метод измерения долгот. Чтобы решить эту проблему, были основаны первые в Европе государственные обсерватории: Парижская и Гринвичская. Естественные науки и математика впервые стали делом политической важности. На пороге XVIII столетия Ньютон объяснил законы Кеплера, используя свою гипотезу о тяготении. В конце века Лаплас создал модель гравитационной Вселенной — мира, построенного на законе всемирного тяготения Ньютона.
В XVII в. значительный вклад в науку внесли ряд ученых. Голландский астроном Христиан Гюйгенс (1629–1695) изобрел двухлинзовый окуляр и построил телескоп с длиной трубы 7,3 м, с помощью которого установил, что Сатурн окружен кольцом, открыл спутник Сатурна Титан, полярные шапки Марса и полосы на Юпитере. В 1657 г. Гюйгенс изобрел маятниковые часы с механизмом спуска гири, которые использовались для регистрации точных моментов астрономических наблюдений.
В 1664 г. итальянский астроном Джованни Доменико Кассини (1625–1712) измерил период вращения Юпитера и его сжатие, а в 1666 г. — период вращения Марса. Кассини открыл спутники Сатурна — Япет (1671), Рею (1672), Тефию и Диону (1684). В 1675 г. он обнаружил, что кольцо Сатурна состоит из двух частей, разделенных темным промежутком, названным его именем. Астроном изучал вращение Солнца, а в 1679 г. составил большую карту Луны. Кассини измерил расстояние от Земли до Солнца с точностью до 4%. Датский астроном Оле Кристенсен Рёмер (1644–1710) в 1670-х гг. понял, что свет имеет конечную скорость, и получил для нее значение 225 000 км/с (правильное — 299 800 км/с).
В 1689 г. он изобрел пассажный инструмент с точно разделенным кругом, а в 1690 г. — меридианный круг и составил каталог около 1000 звезд. Начиная с 1676 г. королевский астроном англичанин Джон Флемстид (1646–1719) в течение 15 лет выполнил 20 тыс. измерений положений звезд в телескоп, соединенный с секстантом. По результатам этих наблюдений он составил каталог около 3000 звезд, в котором точность небесных координат светил составила 5". Наблюдения Флемстида использовал Ньютон для создания теории движения Луны и составления таблиц ее положений, которые позволяли определять долготы пунктов на Земле.
Никола Луи Лакайль (1713–1762) составил каталог 10 тыс. звезд южного неба. Джеймс Брэдли (1693–1762) провел обнаружил явление аберрации света, подтвердившее теорию Коперника, открыл нутацию земной оси, довел точность измерений положений звезд до 1". Невил Маскелайн (1732– 1811) в 1766 г. основал английский морской астрономический ежегодник — Nautical Almanac, издающийся и поныне, который значительно упростил определение долготы на море с помощью метода лунных расстояний.
В 1720-х гг. Эмануэль Сведенборг (1688–1772), шведский философ и физик, предложил гипотезу, согласно которой все структуры в природе образуются по одним и тем же принципам. Атомы и звезды образуются благодаря присущему материи вихревому движению. Атом — сложная система частиц, похожая на Солнечную систему. Сведенборг первым высказал мысль, что Млечный Путь — это плоская система звезд. Иммануил Кант (1724–1804), немецкий философ, первым поставил задачу изучения эволюции Вселенной под действием сил тяготения Ньютона.
Кант написал книгу о возможной эволюции Вселенной «Всеобщая естественная история и теория неба» (1755). Во второй половине XVIII в. в Германии работал математик, физик, астроном и философ Иоганн Генрих Ламберт (1728–1777), который в книге «Фото метрия» (1760) описал свои открытия: яркость поверхности, идеально рассеивающей свет, не зависит от направления; атмосфера поглощает свет звезд; оценил, опираясь только на фотометрию, расстояние до ближайших звезд, которое оказалось очень близким к реальным значениям.
К началу XIX в. возродились представления античных философов об эволюционирующей Вселенной, и теперь уже существовал математический аппарат для описания этой эволюции — уравнения Лагранжа и закон тяготения Ньютона.
Уильям Гершель (1738–1822
Уильям Гершель создавал уникальные для своего времени телескопы. До XIX в. вершиной телескопостроения оставался его 40-футовый инструмент — с его помощью Гершель наблюдал открытые им двойные и кратные звезды. Ученый провел четыре систематических обзора звездного неба, открыл Уран и два его спутника, два новых спутника Сатурна, инфракрасное излучение, описал природу туманностей, приблизился к описанию крупномасштабной структуры Вселенной.
Основоположники небесной механики
Алексис Клод Клеро (1713–1765) построил новую теорию движения Луны с учетом тяготения Солнца, а в 1743 г. издал книгу «Теория фигуры Земли». Сейчас форма Земли называется «геоид» — это сложная фигура, которую можно представить как сумму эллипсоидов с различными параметрами. Жан Лерон Д'Аламбер (1717–1783) в «Трактате о динамике» 1743 г. сформулировал вариационный «принцип Д'Аламбера», в 1747 г. он представил свой труд о движении планет с учетом их взаимного притяжения (теорию возмущений), в 1749 г. разработал первую точную теорию прецессии и нутации оси Земли. Д'Аламбер ввел представление о времени как о четвертой координате в задачах динамики (1764), понятие о приливах в атмосфере, а также понятие «гуманитарные науки».
Жозеф Луи Лагранж (1735–1813) вывел уравнения движения системы под действием сил (уравнения Лагранжа) и применил их в задаче об устойчивости Солнечной системы. Лагранж нашел случай устойчивого движения малых тел, находящихся в так называемых треугольных (троянских) точках в задаче трех тел системы Солнце — Юпитер. Эти тела — астероиды — были обнаружены в XX в.