АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ВЕСТНИК, 2013, том 47, № 6, с. 528-532
КРАТКИЕ ^^^^^^^^^^^^^^^^ СООБЩЕНИЯ
УДК 523.42-852
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ПОДТВЕРЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ НАБЛЮДЕНИЙ М.В. ЛОМОНОСОВЫМ АТМОСФЕРЫ ВЕНЕРЫ, ВЫПОЛНЕННОЕ ПРИ ПОМОЩИ СТАРИННЫХ РЕФРАКТОРОВ В 2012 г.
© 2013 г. А. Кукарин1, И. Нестеренко2, Ю. Петрунин3, В. Д. Шильцев4
1Олбани, Калифорния, США 2Институт ядерной физики им. Г. Будкера, Новосибирск 3Telescope Engineering Company, Голден, США 4Центр физики ускорителей, Батавия, США Поступила в редакцию 06.11.2012 г.
В предлагаемой работе была поставлена задача повторить наблюдения М.В. Ломоносова на базе использовавшихся им старинных оптических инструментов и тем самым доказать обоснованность и реальность открытия Ломоносовым атмосферы Венеры. Во время транзита (прохождения) Венеры 5—6 июня 2012 г. с помощью нескольких старинных рефракторов воспроизведена экспериментальная реконструкция наблюдений М.В. Ломоносовым в 1761 г. атмосферы Венеры. Мы пришли к выводу, что телескоп Ломоносова была полностью адекватен задаче обнаружения дуги света вокруг Венеры во время ее входа или выхода с диска Солнца, если использованы соответствующие экспериментальные методы, которые М.В. Ломоносов описал в своем докладе 1761 года.
DOI: 10.7868/S0320930X13060030
ВВЕДЕНИЕ
История открытия М.В. Ломоносовым атмосферы Венеры широко известна. Тем не менее, появились публикации (Ра8асЫо]:Г, 8ЫееЫап, 2012) в которых высказываются сомнения в реалистичности его наблюдений. В предлагаемой работе была поставлена задача повторить наблюдения М.В. Ломоносова на базе использовавшихся им старинных оптических инструментов и тем самым доказать обоснованность и реальность открытия Ломоносова.
26 мая (по старому стилю) 1761 года М.В. Ломоносов наблюдал транзит Венеры в своем городском имении в Санкт-Петербурге (современный адрес — Большая Морская ул., 61). Его домашняя обсерватория располагалась на открытой плоской крыше небольшой пристройки. Ломоносов использовал "зрительную трубу о двух стеклах длиною в 4И фута". Оригинальный телескоп, использованный Ломоносовым, не сохранился, как и многие инструменты 18 века, уничтоженные пожаром в Пулковской обсерватории при бомбардировках во Вторую мировую войну. Из самой работы 1761 года и сопровождающих ее иллюстраций можно заключить, что Ломоносов использовал астрономический телескоп-рефрактор с двухлинзовым объективом-ахроматом. Лишь недавно удалось найти прямое доказательство того, что Ломоносов использовал один из первых
двухлинзовых ахромат-рефракторов, изготовленных Джоном Доллондом (1706—1761), известным английским оптиком, — см. обсуждение в (БЫД-йзеу, 2012).
27 мая Ломоносов начал писать отчет о своих наблюдениях и 4 июля 1761 года представил к публикации работу "Явление Венеры на Солнце, наблюденное в Санкт-Петербургской императорской Академии наук майя 26 дня 1761 года" (Ломоносов, 1761), а 17 июля 1761 года Санкт-Петербургской императорской Академией наук было напечатано 250 экземпляров этой статьи. В августе 1761 года было отпечатано 250 экземпляров немецкого перевода (Ьошопо8о^ 1761) для широкого распространения за границей.
Описывая наблюдения, Ломоносов отмечал, что использовал слабый солнечный фильтр и далее в тексте упоминал, что ему приходилось регулярно давать отдых глазам. Вывод о том, "что планета Венера окружена знатною воздушною атмосферою" он сделал на основании трех явлений, которые наблюдал: "неявственность" края Солнца в моменты первого и четвертого контактов, а также наблюдения "пупыря", который был виден в течение нескольких минут после третьего контакта — см. рисунок, кадр 1. В дополнение к этим трем явлениям, Ломоносов пишет о наблюдении "тонкого, как волос, сияния" вблизи второго контакта. В.В. Шаронов и В.Л. Ченакал (Шаро-
Сравнение наблюдений транзита Венеры 05.06.2012 с рефракторами 1-АК и 2-"У8 с данными М.В. Ломоносова. 1 — Выступ "пупырь" на краю Солнца при выходе из транзита (рисунок из работы (Ьошопсво'«', 1761)). 2, 3 — наблюдения с рефрактором 1-АК во время вхождения Венеры на диск Солнца: дуга света, простирающаяся немного дальше середины темного промежутка, и "пупырь" на краю диска Солнца. 4—6 — Венера на разных стадиях прохождения, наблюдения с рефрактором 2-"У8: (4) в 17:16; (5) в 17:19; и (6) приблизительно между 17:21 и 17:22 (везде приведено время С8Т = = иТ-5).
нов, 1952; Шаронов, 1955; Ченакал, Шаронов, 1955) научно установили приоритет Ломоносова, проведя сравнение его наблюдений с другими отчетами 1761 года, упоминавшими похожие оптические эффекты. "Эффект черной капли" (8ИаеГег, 2001), также обсуждающийся в литературе, Ломоносов не наблюдал.
В преддверии прохождения Венеры по диску Солнца 2012 года, Ра8аекоГГ и 8ИееИап поставили открытие Ломоносова под сомнение, ссылаясь на свой опыт наблюдения прохождения Венеры по диску Солнца 2004 года, когда у них возникли проблемы с тем, чтобы обнаружить столь тонкий эффект, даже при использовании гораздо более совершенных инструментов, чем телескопы 18 века (Ра8аекоГГ, 8ИееИап, 2012). В предлагаемой статье мы описываем реконструкцию наблюдений Ломоносова, в ходе которой использовались старинные телескопы-рефракторы 18 века и полученные результаты.
ТЕЛЕСКОПЫ, ФИЛЬТРЫ
И МЕТОД НАБЛЮДЕНИЙ
В эксперименте были использованы старинные телескопы, двухлинзовые ахромат-рефракторы, изготовленные в 18 веке в Лондоне Джоном Дол-лондом (3 инструмента, 1 : 22, 1 : 18 и 1 : 10.7)
и Уэстом (1 инструмент, 1 : 15.5). Рефракторы (соответственно обозначенные как 1-АК, 2-У8, 3-УР и 4-Ш по инициалам наблюдателей и оснащенные солнечными фильтрами с пропусканием 1/4000, 1/1700, 1/4000 и 1/400 на длине волны 590 нм) были использованы для наблюдений прохождения Венеры по диску Солнца 5 июня 2012 г. в США (в Калифорнии, Иллинойсе и Колорадо) и в России (в Новосибирске) соответственно. Высокое качество телескопов проявилось в высокой четкости изображений Солнца, солнечных пятен и Венеры, практически во всем поле зрения. Наблюдения прохождения Венеры по диску Солнца были успешно выполнены на станциях в Калифорнии и Иллинойсе, но в Колорадо и в России их не удалось провести по погодным и атмосферным условиям. Более подробные сведения об инструментах, методах и условиях наблюдений приведены в работе (Коикаппе и др., 2012).
Наблюдения в Калифорнии с телескопом 1-АК проводились в Ликской обсерватории, 37°20'52'' N и 121°37'23'' Ш Высота места 1.2 км. Использовался оригинальный окуляр Гюйгенса с фокусным расстоянием 30 мм. Поле зрения телескопа составляло приблизительно 45'. Выходной зрачок телескопа был равен примерно 1.7 мм. Проведенный интерферометрический анализ 67-мм объектива телескопа (Коикайпе и др., 2012) показал,
530
КУКАРИН и др.
что качество оптики телескопа, сделанного почти два с половиной века назад, весьма высоко даже по сегодняшним меркам. Необходимое ослабление солнечного света, примерно в 6000 раз, выполнялось с помощью пленки AstroSolar (фирмы Baader) с плотностью M3.8, установленной перед объективом. Вместе с фильтром, установленным перед объективом, был использован фильтр переменной плотности (лунный) фирмы Orion, что позволяло наблюдателю осуществлять подстройку ослабления света в процессе наблюдений. Для значительного увеличения чувствительности глаза к слабому световому потоку, преломленному атмосферой Венеры, наблюдатель проводил длительное время в темноте и применял другие методы адаптации зрения, изложенные в работе (Koukarine и др., 2012).
Наблюдения в Иллинойсе проводились в г. Батавия, 41°51'00'' N, 88°18'45'' W. Высота места 0.212 км. Телескоп 2-VS c апертурой объектива 40 мм был закреплен на штативе. Поле зрения составляло около 1°. Следуя Ломоносову, использовался предельно слабый закопченный стеклянный фильтр 1 : 1700, установленный внутри корпуса лунного фильтра "30% Hirsh ND". Наблюдатель придерживался следующей методики: i) помещал Солнце и Венеру в поле зрения телескопа; ii) закрывал глаз, которым он должен был наблюдать, и давал ему отдых в течение примерно 10 с; iii) открывал глаз, смотрел на Венеру и пытался увидеть ореол; iv) продолжал наблюдение до тех пор, пока глаз не привыкал к яркости Солнца и не становились видны солнечные пятна; v) повторял процедуру (начиная с шага ii). После открытия глаза вначале Солнце казалось очень ярким, однако эта яркость терпима для глаза, и в то же время можно различить более тонкие и менее яркие детали. После привыкания глаза (шаг iv) солнечные пятна и другие детали высокой яркости были легко заметны, но нельзя было смотреть на очень яркое желтоватое изображение Солнца слишком долго. Поскольку задачей было повторить методы наблюдения Ломоносова, результаты наблюдений зарисовывались вручную, в грубой форме во время транзита, и подверглись более детальной прорисовке после его окончания, как в Калифорнии, так и в Иллинойсе.
ДЕНЬ НАБЛЮДЕНИЙ И РЕЗУЛЬТАТЫ
5 июня 2012 г. оба наблюдателя прохождения Венеры по диску Солнца с телескопами 1-AK и 2-VS смогли видеть только вхождение планеты на диск Солнца (выход происходил в ночное время в этих пунктах). При наблюдениях в Калифорнии (с телескопом 1-AK) во время первого продолжительного периода хорошей видимости удалось наблюдать первый контакт до того момента, как Венера вошла на диск Солнца примерно на 1/4 (фаза
вхождения 0.25). На этой стадии не было заметно никаких необычных визуальных эффектов. Второй период хорошей видимости был довольно коротким — около 2 мин — и позволил увидеть атмосферу Венеры в виде ореола в фазе вхождения приблизительно от 0.7 до 0.75. Это явление выглядело как тонкая гладкая дуга (рис., кадр 2), которая начиналась от северного края диска Венеры и тянулась чуть дальше, чем до половины расстояния до другого края. Она была очень тонкой, но прекрасно различимой у западного (левого) конца. Неполная дуга постепенно увеличивала свою протяженность по направлению к правому краю по мере того, как Венера входила на диск Солнца. В третьем периоде можно было наблюдать выступ на краю Солнца (кадр 3) в момент полного вхождения диска Венеры на диск Солнца. Явление можно было наблюдать, начиная с фазы в
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.