Страница:
В наше время петля гистерезиса известна (по крайней мере, должна быть известна) каждому ученику средней школы, но в то время считалось, что намагниченность железа прямо пропорциональна индукции намагничивающего внешнего поля. Выполненная Столетовым работа дала создателям электромашин ключ к пониманию и решению многих задач.
В 1872 году Столетова утвердили в должности ординарного профессора Московского университета.
Осенью того же года была открыта физическая лаборатория.
Первой лабораторной работой Столетова стал сложный опыт по определению соотношения между электростатическими и электромагнитными единицами. Коэффициент пропорциональности, как и предполагал Столетов, оказался близким к скорости света. Это подтвердило взгляд на свет как на электромагнитное явление, и поддержало справедливость теории Максвелла, в то время еще не являвшейся общепризнанной.
После работы о намагничивании железа имя Столетова становится известным в научных кругах. В 1874 году он был приглашен на торжества по случаю открытия при Кембриджском университете физической лаборатории. В 1881 году достойно представлял русскую науку на I Всемирном конгрессе электриков в Париже. Кстати, впервые на таком большом форуме русский физик делал специальный доклад о своих собственных исследованиях и активно работал в Комиссии по выбору электротехнических единиц измерения. По предложению Столетова была утверждена единица электрического сопротивления «ом».
В 1888 году Столетов начал исследование фотоэффекта.
За год до этого физик Г. Герц обнаружил, что электрическая искра гораздо легче проскакивает между двумя электродами, если эти электроды освещены ультрафиолетовыми лучами. В том же году физики Видеман и Эберт сделали необходимое уточнение: указанный эффект вызывался освещением отнюдь не любого электрода, а именно катода.
В своем опыте Столетов установил друг перед другом тщательно очищенную цинковую пластинку и металлическую сетку. Цинковую пластинку он соединил с отрицательным полюсом электрической батареи, а сетку – с положительным, включив в цепь чувствительный гальванометр. Все вместе представляло разомкнутую цепь, через которую ток проходить не мог, потому что между пластинкой и сеткой находился воздушный зазор. Однако, когда через металлическую сетку на цинковую пластинку был направлен свет мощной вольтовой дуги, гальванометр показал наличие в цепи тока.
Увеличив напряжение, Столетов обнаружил, что электрический ток в цепи сначала возрос, затем величина его стала изменяться заметно медленнее и, наконец, он принял некое максимальное значение, названное током насыщения. Стало ясно, что свет, падающий на цинковую пластинку, вырывает из нее электроны. При увеличении напряжения электроны быстрее «отгоняются» к сетке и электрический ток становится больше.
В следующем опыте Столетов поместил металлическую сетку и цинковую пластинку в запаянный стеклянный сосуд, из которого выкачали воздух, то есть построил первый в мире фотоэлемент. С помощью этого созданного им фотоэлемента Столетов провел множество измерений при различных давлениях газа в сосуде, при различных расстояниях между сеткой и пластинкой и при различных напряжениях. При этом Столетов обнаружил, что сила тока достигает наибольшего значения при вполне определенном давлении газа. Указанное положение было названо законом Столетова, а выведенная из него постоянная величина – константой Столетова. Что же касается фотоэлементов, то они сейчас несут службу на всех заводах и фабриках мира, – сортируют и подсчитывают продукцию, управляют прокатными станами и плавильными печами, вычерчивают чертежи. Именно фотоэлементы превратили немое кино в звуковое и сделали возможным изобретение фототелеграфа. Простая вакуумная установка Столетова. созданная для изучения электрических явлений в разреженных газах стала началом будущих электронных ламп, которые совершили настоящую революцию в электротехнике. Радиоприемники, передатчики, рентгеновские аппараты и газоразрядные трубки, радиолокаторы, электронные микроскопы, телевизоры, электронно-вычислительные машины, – можно сказать, что технологическая история человечества значительно ускорилось благодаря великому открытию, сделанному болезненным холостяком, отдыхавшим только за фортепьяно.
В 1889 году в Париже на II Международном конгрессе электриков Столетов был избран вице-президентом конгресса, честь не малая.
Но карьера Столетова не складывалась.
Нетерпимость ученого еще в 1892 году привела его к открытым столкновениям с профессурой Московского университета.
Одним из поводов к таким столкновениям стал нелестный отзыв Столетова о диссертации князя Б. Б. Голицына «Исследования по математической физике». Обнаружив в диссертации ряд ошибок, Столетов с присущей ему прямотой указал на них (что, кстати, сделал и второй рецензент – профессор А. П. Соколов), но князь Голицын резко возразил рецензенту, настаивая на своей правоте. Несомненно, во многом Голицын был прав, в его работе были высказаны смелые, новые идеи, к которым Столетов отнесся с недоверием. К сожалению, возможности для взаимного понимания скоро были исчерпаны.
В 1893 году, после кончины академика А. В. Гадолина, встал вопрос о его преемнике-физике.
Комиссия по выборам в составе академиков Ф. А. Бредихина, Н. Н. Бекетова, П. Л. Чебышева, Ф. Ф. Бейльштейна и Г. И. Вильда остановилась на кандидатуре профессора Московского университета Столетова, как на ученом «выдающемся своими самостоятельными исследованиями».
Столетов настолько был уверен в том, что пройдет в адъюнкты Академии, что специально ездил в физическую лабораторию на предмет будущего ее улучшения и расширения. Однако 14 апреля 1893 года на заседании Отделения физико-математических наук президент академии неожиданно для всех отложил голосование на неопределенный срок, мотивируя свое решение тем, что «у Столетова, как человека с беспокойным нравом, много противников, и он, наверное, был бы забаллотирован».
Затем кандидатура Столетова вообще была снята.
Когда брат ученого, известный генерал-майор, командовавший в 1877 году добровольческим русско-болгарским ополчением, покрывшим себя славой в Болгарии при обороне перевала на Шипке, спросил у президента Академии великого князя Константина (великий князь, кстати, дружил с Голицыном, они вместе провели три года в Страсбурге в лаборатории Кундта, а в юности ходили в плаванье на военном фрегате «Герцог Эдинбургский»), почему он удалил из списков имя Столетова, великий князь прямо ответил: «У вашего брата невозможный характер».
Несмотря на искреннее сочувствие друзей, вот, мол, и Дмитрий Иванович Менделеев в свое время был забаллотирован, Столетов тяжело отнесся к своему не избранию в академики. Нервная система окончательно расшаталась. К тому же, истек тридцатилетний срок пребывания физика в университете. По законам того времени профессор Столетов должен был подать в отставку. Видимо, в душе он надеялся, что, ввиду огромных научных заслуг, срок его пребывания в университете продлят, однако этого не случилось: когда, по требованию врачей, он уехал лечиться в Швейцарию, его догнало почтовое уведомление об отставке.
Не утешили Столетова и дружеские письма Кельвина, Гельмгольца, Больцмана. Он окончательно замкнулся, перестал принимать гостей, сам нигде не бывал. Целыми днями в одиночестве сидел над рукописью учебника «Введение в акустику и оптику». О людях начал отзываться несправедливо сухо, даже зло. «Какая-то печать гнетущего, глубоко затаенного нравственного страдания легла на все последние годы его жизни, – писал позже Тимирязев, – как будто перед ним вечно стоял вопрос: почему же это везде, на чужбине и в среде посторонних русских ученых встречал он уважение и горячее признание своих заслуг и только там, где, казалось, имел право на признательность, там, где плоды его деятельности были у всех на виду, ему приходилось сталкиваться с неблагодарностью, мелкими уколами самолюбию, оскорблениями. Но он еще крепился, пытаясь стать выше „позора мелочных обид“, и это ему удавалось, пока не изменили физические силы; но когда, едва оправившись от тяжелой болезни (рожистого воспаления), он снова столкнулся с теми же житейскими дрязгами, прежней выносливости уже не оказалось…»
В ночь с 14 на 15 мая 1896 года Столетов умер.
Федор Александрович Бредихин
В 1872 году Столетова утвердили в должности ординарного профессора Московского университета.
Осенью того же года была открыта физическая лаборатория.
Первой лабораторной работой Столетова стал сложный опыт по определению соотношения между электростатическими и электромагнитными единицами. Коэффициент пропорциональности, как и предполагал Столетов, оказался близким к скорости света. Это подтвердило взгляд на свет как на электромагнитное явление, и поддержало справедливость теории Максвелла, в то время еще не являвшейся общепризнанной.
После работы о намагничивании железа имя Столетова становится известным в научных кругах. В 1874 году он был приглашен на торжества по случаю открытия при Кембриджском университете физической лаборатории. В 1881 году достойно представлял русскую науку на I Всемирном конгрессе электриков в Париже. Кстати, впервые на таком большом форуме русский физик делал специальный доклад о своих собственных исследованиях и активно работал в Комиссии по выбору электротехнических единиц измерения. По предложению Столетова была утверждена единица электрического сопротивления «ом».
В 1888 году Столетов начал исследование фотоэффекта.
За год до этого физик Г. Герц обнаружил, что электрическая искра гораздо легче проскакивает между двумя электродами, если эти электроды освещены ультрафиолетовыми лучами. В том же году физики Видеман и Эберт сделали необходимое уточнение: указанный эффект вызывался освещением отнюдь не любого электрода, а именно катода.
В своем опыте Столетов установил друг перед другом тщательно очищенную цинковую пластинку и металлическую сетку. Цинковую пластинку он соединил с отрицательным полюсом электрической батареи, а сетку – с положительным, включив в цепь чувствительный гальванометр. Все вместе представляло разомкнутую цепь, через которую ток проходить не мог, потому что между пластинкой и сеткой находился воздушный зазор. Однако, когда через металлическую сетку на цинковую пластинку был направлен свет мощной вольтовой дуги, гальванометр показал наличие в цепи тока.
Увеличив напряжение, Столетов обнаружил, что электрический ток в цепи сначала возрос, затем величина его стала изменяться заметно медленнее и, наконец, он принял некое максимальное значение, названное током насыщения. Стало ясно, что свет, падающий на цинковую пластинку, вырывает из нее электроны. При увеличении напряжения электроны быстрее «отгоняются» к сетке и электрический ток становится больше.
В следующем опыте Столетов поместил металлическую сетку и цинковую пластинку в запаянный стеклянный сосуд, из которого выкачали воздух, то есть построил первый в мире фотоэлемент. С помощью этого созданного им фотоэлемента Столетов провел множество измерений при различных давлениях газа в сосуде, при различных расстояниях между сеткой и пластинкой и при различных напряжениях. При этом Столетов обнаружил, что сила тока достигает наибольшего значения при вполне определенном давлении газа. Указанное положение было названо законом Столетова, а выведенная из него постоянная величина – константой Столетова. Что же касается фотоэлементов, то они сейчас несут службу на всех заводах и фабриках мира, – сортируют и подсчитывают продукцию, управляют прокатными станами и плавильными печами, вычерчивают чертежи. Именно фотоэлементы превратили немое кино в звуковое и сделали возможным изобретение фототелеграфа. Простая вакуумная установка Столетова. созданная для изучения электрических явлений в разреженных газах стала началом будущих электронных ламп, которые совершили настоящую революцию в электротехнике. Радиоприемники, передатчики, рентгеновские аппараты и газоразрядные трубки, радиолокаторы, электронные микроскопы, телевизоры, электронно-вычислительные машины, – можно сказать, что технологическая история человечества значительно ускорилось благодаря великому открытию, сделанному болезненным холостяком, отдыхавшим только за фортепьяно.
В 1889 году в Париже на II Международном конгрессе электриков Столетов был избран вице-президентом конгресса, честь не малая.
Но карьера Столетова не складывалась.
Нетерпимость ученого еще в 1892 году привела его к открытым столкновениям с профессурой Московского университета.
Одним из поводов к таким столкновениям стал нелестный отзыв Столетова о диссертации князя Б. Б. Голицына «Исследования по математической физике». Обнаружив в диссертации ряд ошибок, Столетов с присущей ему прямотой указал на них (что, кстати, сделал и второй рецензент – профессор А. П. Соколов), но князь Голицын резко возразил рецензенту, настаивая на своей правоте. Несомненно, во многом Голицын был прав, в его работе были высказаны смелые, новые идеи, к которым Столетов отнесся с недоверием. К сожалению, возможности для взаимного понимания скоро были исчерпаны.
В 1893 году, после кончины академика А. В. Гадолина, встал вопрос о его преемнике-физике.
Комиссия по выборам в составе академиков Ф. А. Бредихина, Н. Н. Бекетова, П. Л. Чебышева, Ф. Ф. Бейльштейна и Г. И. Вильда остановилась на кандидатуре профессора Московского университета Столетова, как на ученом «выдающемся своими самостоятельными исследованиями».
Столетов настолько был уверен в том, что пройдет в адъюнкты Академии, что специально ездил в физическую лабораторию на предмет будущего ее улучшения и расширения. Однако 14 апреля 1893 года на заседании Отделения физико-математических наук президент академии неожиданно для всех отложил голосование на неопределенный срок, мотивируя свое решение тем, что «у Столетова, как человека с беспокойным нравом, много противников, и он, наверное, был бы забаллотирован».
Затем кандидатура Столетова вообще была снята.
Когда брат ученого, известный генерал-майор, командовавший в 1877 году добровольческим русско-болгарским ополчением, покрывшим себя славой в Болгарии при обороне перевала на Шипке, спросил у президента Академии великого князя Константина (великий князь, кстати, дружил с Голицыном, они вместе провели три года в Страсбурге в лаборатории Кундта, а в юности ходили в плаванье на военном фрегате «Герцог Эдинбургский»), почему он удалил из списков имя Столетова, великий князь прямо ответил: «У вашего брата невозможный характер».
Несмотря на искреннее сочувствие друзей, вот, мол, и Дмитрий Иванович Менделеев в свое время был забаллотирован, Столетов тяжело отнесся к своему не избранию в академики. Нервная система окончательно расшаталась. К тому же, истек тридцатилетний срок пребывания физика в университете. По законам того времени профессор Столетов должен был подать в отставку. Видимо, в душе он надеялся, что, ввиду огромных научных заслуг, срок его пребывания в университете продлят, однако этого не случилось: когда, по требованию врачей, он уехал лечиться в Швейцарию, его догнало почтовое уведомление об отставке.
Не утешили Столетова и дружеские письма Кельвина, Гельмгольца, Больцмана. Он окончательно замкнулся, перестал принимать гостей, сам нигде не бывал. Целыми днями в одиночестве сидел над рукописью учебника «Введение в акустику и оптику». О людях начал отзываться несправедливо сухо, даже зло. «Какая-то печать гнетущего, глубоко затаенного нравственного страдания легла на все последние годы его жизни, – писал позже Тимирязев, – как будто перед ним вечно стоял вопрос: почему же это везде, на чужбине и в среде посторонних русских ученых встречал он уважение и горячее признание своих заслуг и только там, где, казалось, имел право на признательность, там, где плоды его деятельности были у всех на виду, ему приходилось сталкиваться с неблагодарностью, мелкими уколами самолюбию, оскорблениями. Но он еще крепился, пытаясь стать выше „позора мелочных обид“, и это ему удавалось, пока не изменили физические силы; но когда, едва оправившись от тяжелой болезни (рожистого воспаления), он снова столкнулся с теми же житейскими дрязгами, прежней выносливости уже не оказалось…»
В ночь с 14 на 15 мая 1896 года Столетов умер.
Федор Александрович Бредихин
Астроном.
Родился 8 декабря 1831 года в городе Николаеве в старинной дворянской семье. Отец, отставной капитан-лейтенант, служил на Черноморском флоте, участвовал в турецкой кампании 1827–1829 годов. Дядя по матери, адмирал Рогуль, занимал должность второго коменданта Севастополя в дни его героической обороны.
До четырнадцати лет Бредихин учился дома – в имении отца Солонихе под Херсоном. Занимался им отставной директор Херсонской гимназии З. С. Соколовский – прекрасный математик и педагог.
В 1845 году Бредихин был отдан в пансион при Ришельевском лицее в Одессе, а через четыре года переведен в сам лицей. Впрочем, учеба в лицее ему не понравилась и в 1851 году он перевелся в Московский университет на физико-математический факультет.
Интересовала Бредихина физика, но, подчиняясь моде тех лет, он намеревался пойти по стопам отца и дяди, то есть непременно поступить на флотскую службу или в артиллерию. Только на последнем курсе, после практических работ в обсерватории, Бредихин увлекся астрономией.
Учился он хорошо и в 1855 году, по окончании университета, был оставлен при кафедре для подготовки к профессорскому званию.
В 1857 году Бредихин сдал магистерские экзамены. Это позволило ему занять место исполняющего обязанности адъюнкта при кафедре астрономии Московского университета. А в 1862 году Бредихин защитил магистерскую диссертацию «О хвостах комет». Это исследование как бы предварило главное направление его будущих работ в астрономии. Той же проблеме была посвящена и докторская диссертация Бредихина – «Возмущения комет, не зависящие от планетных притяжений».
Талантливые лекции и речи на годичных актах университета быстро принесли Бредихину известность. «…Помню, лекция произвела на меня очень сильное впечатление, – вспоминал позже один из его учеников. – Этот небольшого роста человек, крайне подвижный и нервный, с острым, насквозь пронизывающим взглядом зеленовато-серых глаз, как-то сразу наэлектризовывал слушателей, приковывал к себе все внимание. Чарующий лекторский талант так и бил у него ключом, то рассыпаясь блестками сверкающего остроумия, то захватывая нежной лирикой, то увлекая краской поэтических метафор и сравнений, то поражая мощной логикой и бездонной глубиной научной эрудиции».
Однако, скоро научная работа полностью захватила Бредихина. Он начал опаздывать на лекции, даже пропускал их. Ночные наблюдения в обсерватории полностью изменили ритм его жизни.
В 1867 году профессору Бредихину была предоставлена заграничная командировка. Хорошее знание языка позволило ему, находясь в Италии, близко ознакомиться с трудами Общества спектроскопистов. Многие итальянские исследователи стали его друзьями, в том числе знаменитый открыватель «каналов» Марса астроном Дж. Скиапарелли. Но ближе всех Бредихин сошелся с выдающимся итальянским ученым А. Секки, в 1860 году получившим первую фотографию солнечной короны, а позже составившим первую научную классификацию звездных спектров.
Вернувшись в Россию, Бредихин получил место в Киевском университете, но Киев ему не понравился. Через год Бредихин перебрался обратно в Москву. С 1873 по 1876 год он выполнял обязанности декана физико-математического факультета Московского университета, а после смерти астронома Б. Я. Швейцера занял пост директора Московской обсерватории.
Здесь проявился организаторский талант Бредихина.
За короткое время астрометрическое направление работ обсерватории сменилось на астрофизическое. Было существенно пополнено спектроскопическое и фотографическое оборудование, начались спектральные наблюдения Солнца. По гипотезе, выдвинутой Бредихиным, атмосфера Солнца могла состоять из водорода. Нижние слои фотосферы, нагреваясь у поверхности Солнца, поднимаются вверх, постепенно охлаждаясь и рассеиваясь, что, собственно, и является причиной возникновения пятен на Солнце. «…Легко видеть, – писал Бредихин, – что восходящие и нисходящие движения газов превратятся затем в круговые движения, которые над самым пятном будут направлены от центра к периферии, а выше – будет иметь место обратное». После установления круговых потоков, считал Бредихин, такое пятно может существовать довольно долго. Когда температуры окружающих масс газов и ядра пятна сравниваются, атмосфера вновь возвращается в спокойное состояние, и пятно исчезает.
При Бредихине сотрудники обсерватории активно занялись изучением спектров комет и планетарных туманностей, наблюдением поверхности Марса и Юпитера, разработкой методики фотометрических наблюдений звезд.
«В бытность его директором Московской университетской астрономической обсерватории, – писал астроном А. А. Белопольский, – он ревностно занимался наблюдениями. Наблюдений им произведено очень много при помощи всевозможных инструментов. Особенно ценными в то время и замечательными следует считать наблюдения протуберанцев на Солнце при помощи спектроскопа. В то время лишь весьма редкие ученые занимались этим, и Федор Александрович провел свои наблюдения с замечательной настойчивостью в течение целого одиннадцатилетнего периода пятнообразовательной деятельности на Солнце. Там же, в Москве, он делает труднейшие по тому времени спектроскопические наблюдения и его измерения спектральных линий комет и газообразных туманностей по точности превосходили все тогда известные измерения…»
За пятнадцать лет, в течение которых Бредихин руководил обсерваторией, вышло в свет двенадцать томов специальных «Анналов». Из 158 научных исследований, напечатанных в «Анналах», больше половины принадлежит самому Бредихину. Умея работать с невероятным упорством и напряжением, он каждую начатую работу доводил до конца. Более того, он умел заставлять и учеников доводить до конца начатые ими работы. «Он прямо очаровывал учеников и сотрудников своей личностью, – писал о Бредихине Белопольский, – своим остроумием, веселой и живой беседой, тонкой наблюдательностью и необыкновенною простотою обращения: в беседе с ним забывалось его высокое научное и общественное положение. Я до сих пор вспоминаю о времени моего пребывания в обсерватории в Москве в его обществе, в его семье, как о времени самом отрадном в моей жизни. Там впервые после университета я понял, что значит труд, одухотворенный идеей, труд упорный, систематический. Там я впервые узнал, что такое научный интерес. Федор Александрович заражал своей научной деятельностью, своим примером, и это была истинная школа, истинный университет для начинающего».
К сказанному Белопольским следует добавить несколько строк об огромном, никогда не угасавшем интересе Бредихина к поэзии. В одну из поездок в Италию, например, он открыл нового для себя поэта Альфиери. Он так увлекся его творчеством, что полностью перевел, а в 1871 году напечатал в журнале «Вестник Европы» трагедию «Виргиния».
«Направление деятельности Альфиери, – писал Бредихин в небольшом вступлении к трагедии, – определилось его личным характером, не подчинявшимся условиям окружавшей его печальной действительности, и даже ставшим с ними в противоречие. Его мужественный ум, его глубокое чувство сознания человеческого достоинства не могли не возмущаться тогдашним жалким политическим и общественным положением Италии».
В историю мировой науки Бредихин вошел как создатель механической теории кометных форм.
В основу созданной им теории легло то положение, что хвосты комет, «волосатых звезд», состоят из мелких материальных частичек, которые под действием отталкивающих сил вылетают с некоторыми начальными скоростями из ядра кометы в направлении от Солнца.
«Существующая механическая теория кометных явлений, – писал Бредихин, – признает кометные истечения и хвосты состоящими из частиц весомой материи, разрежение которой доведено до атомов и молекул; все движения этих частиц в пространстве… подчиняются закону Ньютона, при той или другой, смотря по химическому составу частиц, постоянной величине силы солнечного отталкивания. Это отталкивание, в сочетании с солнечным ньютоновским притяжением, и производит эффективную силу. Вводя в формулы движения толчок, получаемый частицами от кометы в сторону к Солнцу, в форме начальной скорости, теория свободно строит все собранное наблюдениями разнообразие кометных форм…»
Под влиянием тяготения и отталкивания материальные частицы, вылетающие из ядра кометы, практически всегда движутся по гиперболам. Астроном Бессель, начавший исследования кометных хвостов в 1836 году, еще не знал этого. В своих работах он пользовался лишь приближенными формулами, поэтому и результаты его исследований не всегда были точны. Бредихин применил новые, гораздо более точные формулы гиперболического движения.
Оказалось, что кометные хвосты можно разбить на три обособленных типа.
К первому типу Бредихин отнес хвосты почти прямые, направленные прямо от Солнца, стелющиеся по радиусу-вектору кометы, как, например, у известных комет 1811, 1843, 1874 годов. Такие хвосты, считал Бредихин, формируются отталкивающими ускорениями, величины которых всегда кратны 18. Другими словами, они в 18 раз превышают ньютоновское притяжение.
Хвосты второго типа (например, хвост кометы Донати 1858) гораздо шире. Обычно они похожи на рог, изогнутый в сторону, всегда обратную движению кометы. Отталкивающая сила в таких хвостах изменяется от 2,2 на одном краю до 0,5 на другом.
Хвосты третьего типа – короткие, слабые. Они сильно отклонены назад от прямой, соединяющей комету с Солнцем. Формируются такие хвосты совсем ничтожными ускорениями.
Механическая теория кометных форм помогла Бредихину объяснить форму голов комет с параболическим очертанием, и даже поперечные полоски в хвостах второго типа, так называемые синхроны – образования, произведенные внезапными, в виде взрыва, выделениями мощных облаков пылинок из ядер кометы. Уверенно объясняла теория Бредихина и совсем странные на первый взгляд формы кометных хвостов, состоящие, например, из двух пересекающихся ветвей в виде греческой буквы лямбда, причем ветви эти могли на какое-то время пропадать, а затем снова появляться.
Приняв газовое строение кометных хвостов, как и электрическое происхождение отталкивающих сил, Бредихин высказал предположение, что эти силы должны быть обратно пропорциональны молекулярному весу, а, следовательно, хвосты разных типов обязательно должны отличаться друг от друга по химическому составу. То есть, если хвосты первого типа состоят из легчайшего газа водорода, то в хвостах второго типа непременно должны присутствовать молекулы углеводорода и легких металлов, например, натрия, а в третьем типе – тяжелые металлы.
«Если это согласие в самом деле не случайно, – писал Бредихин, – а такое согласие было бы во всяком случае очень странным, – можно заключить с большой вероятностью, что хвосты трех типов состоят соответственно из молекул водорода, углерода и железа».
Последующие открытия подтвердили правоту Бредихина.
В спектре кометы 1882 года он сам заметил линию натрия, а в спектре второй кометы 1882 года, в момент ее наибольшего приближения к Солнцу, зарегистрировал линии железа.
В 1889 году Бредихин высказал гипотезу об образовании периодических комет путем отрыва отдельных частей от некоей кометы-родоначальницы, движущейся по параболической орбите. Такая гипотеза прекрасно объясняла существование так называемых семейств комет, то есть кометных групп со сходными орбитами. Весьма замечательными оказались мысли Бредихина о распаде комет, о происхождении периодических комет и метеорных потоков. До сих пор не потеряли значения работы, посвященные происхождению метеоров, которые Бредихин считал продуктом распада комет. Он убедительно показал, что не только периодические кометы, но и те кометы, что движутся по орбитам, близким к параболическим, могут образовывать обширные метеорные потоки.
В 1890 году, после ухода в отставку директора Пулковской обсерватории Струве, ее директором был назначен Бредихин.
Одновременно он был избран ординарным академиком.
В те годы Пулковская обсерватория, несомненно, была одним из мировых центров астрономии. Однако налицо была и некоторая нездоровая замкнутость, возникшая от нежелания прежнего директора пополнять кадры обсерватории русскими учеными.
«…При самом вступлении в управление обсерваторией, – писал Бредихин в отчете за 1891 год, – для меня было непреложной истиной, что теоретически образованным питомцам всех русских университетов, чувствующим и заявившим свое призвание к астрономии, должен быть доставлен, в пределах возможности, свободный доступ к каждому практическому усовершенствованию в этой науке, а затем и к занятию всех ученых должностей при обсерватории. Только таким путем Пулковская обсерватория может образовать достаточный собственный контингент для замены выбывающих деятелей. С другой стороны, и русские университеты только таким образом могут всегда иметь кандидатов, настолько сведущих и опытных в практической астрономии, что им по достижении ученых степеней с полной надеждой на успех можно будет поручать как преподавание астрономии, так и управление университетскими обсерваториями».
Приступив к реорганизации обсерватории, Бредихин значительно расширил программы, как астрономических, так и астрофизических исследований, ускорил темпы работ, установил в обсерватории новые инструменты – нормальный астрограф и спектрографы к 38- сми 76- смрефракторам. Широкое применение спектрального анализа, деятельное изучение солнечной короны, туманностей и комет вывело Бредихина в первые ряды астрофизиков, а выдержанность предложенных им методов, заключающих в себе правильное сочетание вычислительно-теоретической работы с непрестанными инструментальными наблюдениями небесных тел, явилось несомненным достижением созданной им школы.
Занимаясь кометами, Бредихин пришел к убеждению, что принятые в то время термины – головаи хвост– совершенно неправомерны даже с физиологической точки зрения. Подобные термины, по его выражению, он относил к «кухонной латыни».
Чувствуя необходимость в квалифицированной помощи, Бредихин обратился к профессору римской словесности Московского университета Г. А. Иванову. Исследовав термин «хвост кометы», казавшийся Бредихину особенно неудачным, Иванов действительно установил, что такой термин никогда прежде не встречался у древних авторов. Вместо него в древности употреблялись слова coma– волосы, и barba– борода, гораздо точнее отражавшие внешнюю сторону явления.
Впрочем, попытка заменить термин «хвост» термином «кома» Бредихину не удалась. Астрономы не пошли на такое нововведение и предпочли пользоваться привычным понятием.
По уставу Пулковской обсерватории в обязанность директора вменялось поддерживать живую связь с русскими и иностранными обсерваториями.
В течение 1892 года Бредихин побывал во всех русских обсерваториях, а затем в обсерваториях Берлина, Потсдама, Парижа, Медоны, Гринвича. В результате этих поездок к работе на инструментах обсерватории стали допускать сверхштатных астрономов. Среди них, кстати, были многие ученики Бредихина – А. П. Соколов, А. А. Белопольский, С. К. Костинский, А. А. Иванов.
«…Имея широкий научный взгляд, – писал Костинский, – Федор Александрович ясно сознавал, что все наши теории, основанные на наблюдениях, должны беспрерывно поверяться подобными же наблюдениями, что, занимаясь теоретическими выкладками по астрономии, мы должны безустанно направлять свой взор к небу (и в переносном, и в прямом смысле) и что только гармоничное сочетание практики с теорией способно вести нас по правильному пути эволюции нашей науки, как это ясно показывает вся ее история. Федор Александрович часто говорил, что „нельзя сводить всю астрономию к одним вычислениям или к переворачиванию старых формул на новый лад“ и что „тот не астроном, кто не умеет сам наблюдать“, потому что такой человек не мог бы даже отнестись критически к тому материалу, который кладется им в основание своих вычислений и теоретических соображений. А где нет строгой и беспристрастной критики, нет и науки!»
Родился 8 декабря 1831 года в городе Николаеве в старинной дворянской семье. Отец, отставной капитан-лейтенант, служил на Черноморском флоте, участвовал в турецкой кампании 1827–1829 годов. Дядя по матери, адмирал Рогуль, занимал должность второго коменданта Севастополя в дни его героической обороны.
До четырнадцати лет Бредихин учился дома – в имении отца Солонихе под Херсоном. Занимался им отставной директор Херсонской гимназии З. С. Соколовский – прекрасный математик и педагог.
В 1845 году Бредихин был отдан в пансион при Ришельевском лицее в Одессе, а через четыре года переведен в сам лицей. Впрочем, учеба в лицее ему не понравилась и в 1851 году он перевелся в Московский университет на физико-математический факультет.
Интересовала Бредихина физика, но, подчиняясь моде тех лет, он намеревался пойти по стопам отца и дяди, то есть непременно поступить на флотскую службу или в артиллерию. Только на последнем курсе, после практических работ в обсерватории, Бредихин увлекся астрономией.
Учился он хорошо и в 1855 году, по окончании университета, был оставлен при кафедре для подготовки к профессорскому званию.
В 1857 году Бредихин сдал магистерские экзамены. Это позволило ему занять место исполняющего обязанности адъюнкта при кафедре астрономии Московского университета. А в 1862 году Бредихин защитил магистерскую диссертацию «О хвостах комет». Это исследование как бы предварило главное направление его будущих работ в астрономии. Той же проблеме была посвящена и докторская диссертация Бредихина – «Возмущения комет, не зависящие от планетных притяжений».
Талантливые лекции и речи на годичных актах университета быстро принесли Бредихину известность. «…Помню, лекция произвела на меня очень сильное впечатление, – вспоминал позже один из его учеников. – Этот небольшого роста человек, крайне подвижный и нервный, с острым, насквозь пронизывающим взглядом зеленовато-серых глаз, как-то сразу наэлектризовывал слушателей, приковывал к себе все внимание. Чарующий лекторский талант так и бил у него ключом, то рассыпаясь блестками сверкающего остроумия, то захватывая нежной лирикой, то увлекая краской поэтических метафор и сравнений, то поражая мощной логикой и бездонной глубиной научной эрудиции».
Однако, скоро научная работа полностью захватила Бредихина. Он начал опаздывать на лекции, даже пропускал их. Ночные наблюдения в обсерватории полностью изменили ритм его жизни.
В 1867 году профессору Бредихину была предоставлена заграничная командировка. Хорошее знание языка позволило ему, находясь в Италии, близко ознакомиться с трудами Общества спектроскопистов. Многие итальянские исследователи стали его друзьями, в том числе знаменитый открыватель «каналов» Марса астроном Дж. Скиапарелли. Но ближе всех Бредихин сошелся с выдающимся итальянским ученым А. Секки, в 1860 году получившим первую фотографию солнечной короны, а позже составившим первую научную классификацию звездных спектров.
Вернувшись в Россию, Бредихин получил место в Киевском университете, но Киев ему не понравился. Через год Бредихин перебрался обратно в Москву. С 1873 по 1876 год он выполнял обязанности декана физико-математического факультета Московского университета, а после смерти астронома Б. Я. Швейцера занял пост директора Московской обсерватории.
Здесь проявился организаторский талант Бредихина.
За короткое время астрометрическое направление работ обсерватории сменилось на астрофизическое. Было существенно пополнено спектроскопическое и фотографическое оборудование, начались спектральные наблюдения Солнца. По гипотезе, выдвинутой Бредихиным, атмосфера Солнца могла состоять из водорода. Нижние слои фотосферы, нагреваясь у поверхности Солнца, поднимаются вверх, постепенно охлаждаясь и рассеиваясь, что, собственно, и является причиной возникновения пятен на Солнце. «…Легко видеть, – писал Бредихин, – что восходящие и нисходящие движения газов превратятся затем в круговые движения, которые над самым пятном будут направлены от центра к периферии, а выше – будет иметь место обратное». После установления круговых потоков, считал Бредихин, такое пятно может существовать довольно долго. Когда температуры окружающих масс газов и ядра пятна сравниваются, атмосфера вновь возвращается в спокойное состояние, и пятно исчезает.
При Бредихине сотрудники обсерватории активно занялись изучением спектров комет и планетарных туманностей, наблюдением поверхности Марса и Юпитера, разработкой методики фотометрических наблюдений звезд.
«В бытность его директором Московской университетской астрономической обсерватории, – писал астроном А. А. Белопольский, – он ревностно занимался наблюдениями. Наблюдений им произведено очень много при помощи всевозможных инструментов. Особенно ценными в то время и замечательными следует считать наблюдения протуберанцев на Солнце при помощи спектроскопа. В то время лишь весьма редкие ученые занимались этим, и Федор Александрович провел свои наблюдения с замечательной настойчивостью в течение целого одиннадцатилетнего периода пятнообразовательной деятельности на Солнце. Там же, в Москве, он делает труднейшие по тому времени спектроскопические наблюдения и его измерения спектральных линий комет и газообразных туманностей по точности превосходили все тогда известные измерения…»
За пятнадцать лет, в течение которых Бредихин руководил обсерваторией, вышло в свет двенадцать томов специальных «Анналов». Из 158 научных исследований, напечатанных в «Анналах», больше половины принадлежит самому Бредихину. Умея работать с невероятным упорством и напряжением, он каждую начатую работу доводил до конца. Более того, он умел заставлять и учеников доводить до конца начатые ими работы. «Он прямо очаровывал учеников и сотрудников своей личностью, – писал о Бредихине Белопольский, – своим остроумием, веселой и живой беседой, тонкой наблюдательностью и необыкновенною простотою обращения: в беседе с ним забывалось его высокое научное и общественное положение. Я до сих пор вспоминаю о времени моего пребывания в обсерватории в Москве в его обществе, в его семье, как о времени самом отрадном в моей жизни. Там впервые после университета я понял, что значит труд, одухотворенный идеей, труд упорный, систематический. Там я впервые узнал, что такое научный интерес. Федор Александрович заражал своей научной деятельностью, своим примером, и это была истинная школа, истинный университет для начинающего».
К сказанному Белопольским следует добавить несколько строк об огромном, никогда не угасавшем интересе Бредихина к поэзии. В одну из поездок в Италию, например, он открыл нового для себя поэта Альфиери. Он так увлекся его творчеством, что полностью перевел, а в 1871 году напечатал в журнале «Вестник Европы» трагедию «Виргиния».
«Направление деятельности Альфиери, – писал Бредихин в небольшом вступлении к трагедии, – определилось его личным характером, не подчинявшимся условиям окружавшей его печальной действительности, и даже ставшим с ними в противоречие. Его мужественный ум, его глубокое чувство сознания человеческого достоинства не могли не возмущаться тогдашним жалким политическим и общественным положением Италии».
«За что бы он ни брался, – писал Белопольский, – во всем проявлялась в высшей степени богато одаренная натура: он являлся то художником – при рисовании подробностей поверхности Солнца и планет, то механиком – при сборке инструментов, то инженером – при сооружении помещений для инструментов, то образцовым вычислителем…»
…Вот до чего дошел
Ты, Рим!.. Патриции, вы низки здесь,
И вам рабами быть должно; в цепях
Влачить вас нужно; вы храните в сердце
Лишь трусость, ложь, тщеславие и жадность.
Вас зависть к добродетелям плебеев,
Неведомым совсем для ваших душ,
Томит и мучит вечно. И из злобы
Сковать себе даете руки вы,
Чтобы народ двойной опутать цепью.
Вы рабства гнусного и общих бедствий
Желаете, чтоб только не пришлось
Свободой сладкою делиться с нами.
Бесчестные! Вам наша радость – горе,
И веселитесь вы, когда мы плачем.
Но времена изменятся, я верю,
И может быть уж близок день…
В историю мировой науки Бредихин вошел как создатель механической теории кометных форм.
В основу созданной им теории легло то положение, что хвосты комет, «волосатых звезд», состоят из мелких материальных частичек, которые под действием отталкивающих сил вылетают с некоторыми начальными скоростями из ядра кометы в направлении от Солнца.
«Существующая механическая теория кометных явлений, – писал Бредихин, – признает кометные истечения и хвосты состоящими из частиц весомой материи, разрежение которой доведено до атомов и молекул; все движения этих частиц в пространстве… подчиняются закону Ньютона, при той или другой, смотря по химическому составу частиц, постоянной величине силы солнечного отталкивания. Это отталкивание, в сочетании с солнечным ньютоновским притяжением, и производит эффективную силу. Вводя в формулы движения толчок, получаемый частицами от кометы в сторону к Солнцу, в форме начальной скорости, теория свободно строит все собранное наблюдениями разнообразие кометных форм…»
Под влиянием тяготения и отталкивания материальные частицы, вылетающие из ядра кометы, практически всегда движутся по гиперболам. Астроном Бессель, начавший исследования кометных хвостов в 1836 году, еще не знал этого. В своих работах он пользовался лишь приближенными формулами, поэтому и результаты его исследований не всегда были точны. Бредихин применил новые, гораздо более точные формулы гиперболического движения.
Оказалось, что кометные хвосты можно разбить на три обособленных типа.
К первому типу Бредихин отнес хвосты почти прямые, направленные прямо от Солнца, стелющиеся по радиусу-вектору кометы, как, например, у известных комет 1811, 1843, 1874 годов. Такие хвосты, считал Бредихин, формируются отталкивающими ускорениями, величины которых всегда кратны 18. Другими словами, они в 18 раз превышают ньютоновское притяжение.
Хвосты второго типа (например, хвост кометы Донати 1858) гораздо шире. Обычно они похожи на рог, изогнутый в сторону, всегда обратную движению кометы. Отталкивающая сила в таких хвостах изменяется от 2,2 на одном краю до 0,5 на другом.
Хвосты третьего типа – короткие, слабые. Они сильно отклонены назад от прямой, соединяющей комету с Солнцем. Формируются такие хвосты совсем ничтожными ускорениями.
Механическая теория кометных форм помогла Бредихину объяснить форму голов комет с параболическим очертанием, и даже поперечные полоски в хвостах второго типа, так называемые синхроны – образования, произведенные внезапными, в виде взрыва, выделениями мощных облаков пылинок из ядер кометы. Уверенно объясняла теория Бредихина и совсем странные на первый взгляд формы кометных хвостов, состоящие, например, из двух пересекающихся ветвей в виде греческой буквы лямбда, причем ветви эти могли на какое-то время пропадать, а затем снова появляться.
Приняв газовое строение кометных хвостов, как и электрическое происхождение отталкивающих сил, Бредихин высказал предположение, что эти силы должны быть обратно пропорциональны молекулярному весу, а, следовательно, хвосты разных типов обязательно должны отличаться друг от друга по химическому составу. То есть, если хвосты первого типа состоят из легчайшего газа водорода, то в хвостах второго типа непременно должны присутствовать молекулы углеводорода и легких металлов, например, натрия, а в третьем типе – тяжелые металлы.
«Если это согласие в самом деле не случайно, – писал Бредихин, – а такое согласие было бы во всяком случае очень странным, – можно заключить с большой вероятностью, что хвосты трех типов состоят соответственно из молекул водорода, углерода и железа».
Последующие открытия подтвердили правоту Бредихина.
В спектре кометы 1882 года он сам заметил линию натрия, а в спектре второй кометы 1882 года, в момент ее наибольшего приближения к Солнцу, зарегистрировал линии железа.
В 1889 году Бредихин высказал гипотезу об образовании периодических комет путем отрыва отдельных частей от некоей кометы-родоначальницы, движущейся по параболической орбите. Такая гипотеза прекрасно объясняла существование так называемых семейств комет, то есть кометных групп со сходными орбитами. Весьма замечательными оказались мысли Бредихина о распаде комет, о происхождении периодических комет и метеорных потоков. До сих пор не потеряли значения работы, посвященные происхождению метеоров, которые Бредихин считал продуктом распада комет. Он убедительно показал, что не только периодические кометы, но и те кометы, что движутся по орбитам, близким к параболическим, могут образовывать обширные метеорные потоки.
В 1890 году, после ухода в отставку директора Пулковской обсерватории Струве, ее директором был назначен Бредихин.
Одновременно он был избран ординарным академиком.
В те годы Пулковская обсерватория, несомненно, была одним из мировых центров астрономии. Однако налицо была и некоторая нездоровая замкнутость, возникшая от нежелания прежнего директора пополнять кадры обсерватории русскими учеными.
«…При самом вступлении в управление обсерваторией, – писал Бредихин в отчете за 1891 год, – для меня было непреложной истиной, что теоретически образованным питомцам всех русских университетов, чувствующим и заявившим свое призвание к астрономии, должен быть доставлен, в пределах возможности, свободный доступ к каждому практическому усовершенствованию в этой науке, а затем и к занятию всех ученых должностей при обсерватории. Только таким путем Пулковская обсерватория может образовать достаточный собственный контингент для замены выбывающих деятелей. С другой стороны, и русские университеты только таким образом могут всегда иметь кандидатов, настолько сведущих и опытных в практической астрономии, что им по достижении ученых степеней с полной надеждой на успех можно будет поручать как преподавание астрономии, так и управление университетскими обсерваториями».
Приступив к реорганизации обсерватории, Бредихин значительно расширил программы, как астрономических, так и астрофизических исследований, ускорил темпы работ, установил в обсерватории новые инструменты – нормальный астрограф и спектрографы к 38- сми 76- смрефракторам. Широкое применение спектрального анализа, деятельное изучение солнечной короны, туманностей и комет вывело Бредихина в первые ряды астрофизиков, а выдержанность предложенных им методов, заключающих в себе правильное сочетание вычислительно-теоретической работы с непрестанными инструментальными наблюдениями небесных тел, явилось несомненным достижением созданной им школы.
Занимаясь кометами, Бредихин пришел к убеждению, что принятые в то время термины – головаи хвост– совершенно неправомерны даже с физиологической точки зрения. Подобные термины, по его выражению, он относил к «кухонной латыни».
Чувствуя необходимость в квалифицированной помощи, Бредихин обратился к профессору римской словесности Московского университета Г. А. Иванову. Исследовав термин «хвост кометы», казавшийся Бредихину особенно неудачным, Иванов действительно установил, что такой термин никогда прежде не встречался у древних авторов. Вместо него в древности употреблялись слова coma– волосы, и barba– борода, гораздо точнее отражавшие внешнюю сторону явления.
Впрочем, попытка заменить термин «хвост» термином «кома» Бредихину не удалась. Астрономы не пошли на такое нововведение и предпочли пользоваться привычным понятием.
По уставу Пулковской обсерватории в обязанность директора вменялось поддерживать живую связь с русскими и иностранными обсерваториями.
В течение 1892 года Бредихин побывал во всех русских обсерваториях, а затем в обсерваториях Берлина, Потсдама, Парижа, Медоны, Гринвича. В результате этих поездок к работе на инструментах обсерватории стали допускать сверхштатных астрономов. Среди них, кстати, были многие ученики Бредихина – А. П. Соколов, А. А. Белопольский, С. К. Костинский, А. А. Иванов.
«…Имея широкий научный взгляд, – писал Костинский, – Федор Александрович ясно сознавал, что все наши теории, основанные на наблюдениях, должны беспрерывно поверяться подобными же наблюдениями, что, занимаясь теоретическими выкладками по астрономии, мы должны безустанно направлять свой взор к небу (и в переносном, и в прямом смысле) и что только гармоничное сочетание практики с теорией способно вести нас по правильному пути эволюции нашей науки, как это ясно показывает вся ее история. Федор Александрович часто говорил, что „нельзя сводить всю астрономию к одним вычислениям или к переворачиванию старых формул на новый лад“ и что „тот не астроном, кто не умеет сам наблюдать“, потому что такой человек не мог бы даже отнестись критически к тому материалу, который кладется им в основание своих вычислений и теоретических соображений. А где нет строгой и беспристрастной критики, нет и науки!»