Аристарх Аполлонович Белопольский


Луч света, приходящий к нам от далеких звезд, — главный источник наших знаний о них. Разложенный призмой спектроскопа в разноцветную полоску, испещренную темными линиями, он позволяет делать важные выводы о химическом составе, физическом состоянии и движении далеких небесных тел, которые даже в сильнейшие телескопы видны только как светящиеся точки.

В этой увлекательнейшей области астрономии особое значение имеют труды великого русского ученого Аристарха Аполлоновича Белопольского.

Белопольский родился в 1854 г. в Москве. Еще в детстве он увлекался природой: его интересовали и звездное небо, и камни на Земле, и животные, и растения. Он увлекался также художественной литературой и музыкой. Любовь к книгам сочеталась у него с любовью к физическому труду — он рано научился конструировать и мастерить разного рода механизмы.

А. А. Белопольский. (Гравюра Л. Г. Ройтера.)
А. А. Белопольский. (Гравюра Л. Г. Ройтера.)

По окончании гимназии Аристарх Аполлонович поступил на физико-математический факультет Московского университета, где слушал лекции крупнейших русских ученых — Ф. А. Бредихина по астрономии и А. Г. Столетова по физике. Тогда он еще не думал о деятельности ученого. Он предполагал изучить математические науки, чтобы стать инженером. Но именно увлечение техникой привело Аристарха Аполлоновича к астрономии. Бредихин пригласил его работать механиком на обсерватории. Оказавшись в тесном общении с такими учеными, как Бредихин и Цераский, молодой студент еще больше заинтересовался астрономией и по окончании университета стал научным работником обсерватории.

За одиннадцать лет работы на Московской обсерватории Аристарх Аполлонович стал крупным ученым. Он занимался различными вопросами, но самая значительная его работа этого периода посвящена исследованию вращения Солнца. По сделанным им многочисленным фотографиям перемещения солнечных пятен на поверхности Солнца Аристарх Аполлонович уточнил закон изменения скорости вращения Солнца на разных широтах. Оказалось, что на солнечном экваторе вращение происходит быстрее, а по мере удаления от экватора — медленнее. Было известно, что твердое, однородное тело так вращаться не может. Поэтому Белопольский сделал вывод, что Солнце состоит из газов разной плотности и разной температуры.

В 1888 г. Аристарх Аполлонович перешел на Пулковскую обсерваторию. Здесь он работал непрерывно сорок шесть лет — до конца жизни. В Пулкове он занимался спектральными исследованиями, принесшими ему мировую славу.

Спектральный анализ и фотография пришли на помощь астрономии в начале второй половины XIX в. Они стали основой новой области астрономии — астрофизики. Ее пионерами, заложившими основы изучения физической природы небесных тел, были выдающиеся ученые: Хёггинс (1824—1910) и Локьер (1836— 1920) в Англии, Жансен (1824—1907) во Франции, Секки (1818—1878) в Италии, Фогель (1842—1907) в Германии, Бредихин (1831 — 1904) в России. Белопольский был их достойным продолжателем и открывателем новых путей в науке.

В соединении спектрального анализа и фотографии Белопольский нашел могучего союзника. Получив в свое ведение огромный 76-сантиметровый Пулковский телескоп, Аристарх Аполлонович приспособил к нему сконструированный им спектрограф — прибор для фотографирования спектров. В дальнейшем он тщательно продумывал и совершенствовал конструкции применявшихся им приборов и приспособлений.

Еще до начала астрофизических исследований Аристарха Аполлоновича было известно: если в спектре какого-либо небесного тела, например далекой звезды, наблюдается смещение спектральных линий к фиолетовому концу, то звезда движется по направлению к нам; если, наоборот, замечено смещение линий к красному концу, то это значит, что звезда удаляется от нас. Это явление называется принципом Допплера, по имени австрийского физика, в свое время высказавшего это положение.

Принцип Допплера помог Белопольскому обнаружить движения многих небесных тел в сторону приближения к нам или удаления от нас (так называемое движение по лучу зрения). Ему же принадлежит заслуга применения принципа Допплера для решения важнейших научных вопросов. Особенное значение имели его исследования переменных звезд типа цефеид.

Переменные звезды давно уже привлекали к себе внимание астрономов. Причина изменения блеска у переменных звезд типа Алголя была уже известна. Эти звезды — спектрально-двойные, т. е. представляют собой звездные пары, где главная звезда и спутник либо находятся настолько близко друг от друга, либо настолько удалены от нас, что в обоих случаях ни в какой телескоп их двойственность обнаружить невозможно. При этом главная звезда и ее спутник периодически затмевают друг друга, чем и вызывается изменение блеска, а в своем движении по орбитам они то приближаются к нам, то удаляются от нас, чем и вызывается смещение линий спектра к фиолетовому или к красному концу.

Белопольский открыл, что изменения блеска цефеид происходят в соответствии с их движением по лучу зрения. Это движение обнаруживается по смещению линий в спектре. Таким образом, эти звезды то приближаются, то удаляются от нас. Аристарх Аполлонович вначале предположил, что цефеиды — это спектрально-двойные звезды, подобные звездам типа Алголя. Однако в дальнейших его исследованиях было выяснено, что загадка цефеид сложнее и не может быть объяснена их «двойственностью».

На основании исследований Белопольского другой замечательный русский ученый — физик Н. А. Умов (1846—1915)—высказал мнение, что цефеиды не двойные звезды, а одиночные, но размеры их не постоянны. Они «пульсируют»: периодически то расширяются, то сжимаются под влиянием внутренних физических причин. Когда звезда расширяется, ее поверхность приближается к нам, вызывая смещение линии спектра к фиолетовому концу. При сжатии звезды происходит обратное явление. С расширениями и сжатиями звезды связаны изменения ее блеска и температуры.

С помощью принципа Допплера Аристарх Аполлонович Белопольский решал и другие заддчи. В свое время на основании математических расчетов ученые предположили, что кольцо Сатурна не может быть сплошным, а должно состоять из множества мелких тел. Белопольский решил спектральными наблюдениями проверить выводы математиков. Измерив смещения линий в спектре более близких и более далеких к планете частей кольца, он убедился, что кольцо вращается так, как может вращаться только тело, не имеющее сплошной массы: близкие части кольца вращаются быстрее, более далекие медленнее. А это значит, что кольцо состоит из множества мелких тел.

Одновременно с Белопольским это открытие сделали американский астроном Килер и французский астроном Деландр.

Таким образом, применяя принцип Допплера, Белопольский достиг замечательных научных успехов. Но принцип Допплера по отношению к световым колебаниям еще не был проверен опытами в лаборатории. Большинство ученых вообще считало такую проверку невозможной: смещение спектральных линий небесных тел вызывается их движением с огромными скоростями, которые невозможно воспроизвести в лаборатории. Казалось, нечего было и мечтать об опытной проверке. Но без нее многие ученые сомневались, можно ли по смещению линий в спектре делать выводы о приближении или удалении от нас небесных тел.

Аристарх Аполлонович Белопольский сочетал в себе глубокого теоретика и искусного изобретателя и конструктора. Это и помогло ему провести опыты, окончательно подтвердившие принцип Допплера, а стало быть, и правильность полученных с его помощью астрономических выводов.

Он построил прибор, в котором луч солнечного света после многократного отражения от нескольких зеркал, вращающихся навстречу одно другому, попадал в щель спектрографа, а оттуда на фотографическую пластинку. Отражение света от движущихся зеркал должно было дать тот же эффект — в смысле смещения линий спектра — как если бы перемещался сам источник света (в данном случае Солнце). Так именно и произошло, и принцип Допплера был подтвержден опытом.

Многие труды Аристарха Аполлоновича посвящены спектральным исследованиям новых звезд, вспыхивавших в конце XIX и первой четверти XX в., определению времени вращения Юпитера и Венеры, изучению комет и другим вопросам.

В Пулкове Белопольский до последних дней продолжал начатые еще в Москве исследования вращения Солнца. Аристарх Аполлонович с помощью спектрографа и на основании принципа Допплера определил приближение и удаление отдельных точек солнечной поверхности. Этим он подтвердил свои прежние выводы о замедлении вращения Солнца от экватора к полюсам (вблизи полюсов период вращения Солнца доходит до 34 суток, тогда как на экваторе он составляет всего 25 суток) и подметил также, что вращение Солнца вообще со временем несколько замедляется.

Всех печатных научных работ Белопольского более двухсот семидесяти.

В 1900 г. Аристарх Аполлонович был избран академиком. С 1917 по 1919 г. он был директором Пулковской обсерватории. Когда совершилась Великая Октябрьская революция, он был уже в преклонном возрасте. Но это не помешало ему с юношеской энергией принять участие в создании советской науки. Почти в 80-летнем возрасте Белопольский неутомимо работал в составе экспедиции, выбиравшей место для постройки большой астрофизической обсерватории на юге нашей страны. Умер Белопольский в 1934 г.

Всю свою жизнь Аристарх Аполлонович провел в напряженном труде. Он сам создавал инструменты, с которыми работал. Несколько поколений астрономов училось у Белопольского.

Аристарх Аполлонович принадлежал к числу передовых ученых-материалистов, которые считали, что в природе нет неразрешимых задач, и смело искали и находили новые пути для проникновения в далекие глубины Вселенной.