Глава VIII Долгота

Глава VIII

Долгота

Картография как наука – дитя астрономии и математики – родилась во Франции во времена Людовика XIV (1638–1715). Принципы и методы, которые использовались и обсуждались уже больше двух тысяч лет, при этом ничуть не изменились. Цель и идеал Гиппарха и Птолемея – научно определить координаты, то есть широту и долготу, каждой точки Земли – по-прежнему оставалась актуальной. Однако в картине появилось и кое-что новое, два новых прибора – телескоп и хронометр. Результатом стала революция в картографии и начало движения к точному изображению Земли. У человека впервые появилась возможность решить при помощи двух этих механических приспособлений проблему определения долготы, как на суше, так и на море.

Важность долготы, или расстояния в направлении восток—запад относительно какой-то определенной точки, во все времена хорошо понимали наиболее грамотные и опытные навигаторы и картографы; вот только никто не знал, как ее определить. Ученые либо вообще не реагировали на эту проблему, либо признавались в своем бессилии. Пигафетта, плававший с Магелланом, сообщал, что великий путешественник провел много часов за изучением этой проблемы, «но, – писал он, – штурманы удовлетворяются знанием широты, и так горды [собой], что не хотят ни слышать, ни говорить о долготе». Многие исследователи того времени думали примерно так же, и вместо того чтобы искать себе дополнительную математическую и наблюдательную нагрузку, ограничивались тем, что имели. Однако «есть и такие, – писал древний автор, – кому очень хотелось бы знать способ определения долготы, но для моряков это слишком утомительно, так как требует глубокого знания астрономии, а потому мне не хотелось бы, чтобы кто-нибудь подумал, что долготу можно определить в море при помощи какого-то инструмента; так что пусть моряки не утруждают себя подобными правилами, но (в соответствии с традицией) строго следят и рассчитывают путь своего корабля». Автор имел в виду, что пусть моряки определяют свое положение по счислению пути, то есть через оценку среднесуточной скорости судна и направление его движения.

Подобно эликсиру жизни и горшку с золотом под концом радуги, долгота долго ускользала от человека. Большинство просто отказывалось думать о ней, остальные говорили с благоговением. «Некоторые понимают, – писал Ричард Эден, – что знание долготы можно обрести; оно, без сомнения, чрезвычайно желательно, но до сих пор неизвестно с уверенностью, хотя Себастьян Кабот на смертном одре сказал мне, что получил такой способ через божественное откровение, но при этом не может никого научить. Но, – добавляет Эден с некоторым презрением, – я думаю, что добрый старик по преклонному возрасту своему несколько тронулся умом и, хоть и не умер еще, но полностью стряхнул с себя мирскую тщету».

Несмотря на пессимизм и безразличие, нужда в методе определения долготы становилась все острее. Настоящие проблемы начались в 1493 г., меньше чем через два месяца после возвращения Колумба в Испанию из первого плавания на запад. 4 мая того года папа Александр VI, желая разрешить старый спор между двумя сильнейшими морскими державами Европы, Испанией и Португалией, выпустил буллу о разграничении владений. Его святейшество с полнейшей невозмутимостью провел на карте Западного океана в ста лигах от Азорских островов линию по меридиану от полюса до полюса. Испании достались все земли, не принадлежащие еще никакому христианскому владыке, которые обнаружены или будут обнаружены западнее этой линии, а Португалия получила все открытое восточнее. Это был мастерский дипломатический ход, за исключением одного момента – никто не знал, где именно проходит эта линия. Естественно, обе державы заподозрили худшее, и в позднейших переговорах каждая из них обвиняла вторую сторону в том, что та немного сместила линию в удобном для себя направлении. Для любой практической цели определение «в ста лигах к западу от Азорских островов» было столь же бесполезным, как и сама линия разграничения и все остальные меридианы Нового Света, проведенные относительно известных меридианов Старого.

Тем временем вооруженные конвои с сокровищами Индий бороздили моря в полном неведении относительно собственной долготы. Каждый груз был целым состоянием и оправдывал всякий риск, но и гибло множество судов. Практически в каждом рейсе имели место лишние задержки, поскольку навигатор не мог быть уверен, прошел ли он уже мимо острова или ему грозит опасность подойти к берегу ночью и без предупреждения. Эта жуткая неопределенность очень утомляла. В 1598 г. Филипп III Испанский предложил вечный пенсион в 6000 дукатов плюс пожизненный пенсион в 2000 дукатов и дополнительное пожалование еще 1000 «тому, кто откроет долготу». Более того, некоторые суммы предлагались авансом за здравые идеи, потенциально способные привести к открытию, и за незавершенные изобретения, обещавшие осязаемые результаты, – причем без лишних вопросов. Это был настоящий трубный глас для всех чудаков, лунатиков и голодных изобретателей страны: пора начинать исследования «фиксированной точки» или «навигации восток—запад», как это тогда называли. Вскоре испанское правительство утонуло в море диких, нереализуемых предложений. Вскоре Филиппу все это наскучило, поэтому, когда в 1616 г. было получено очередное предложение от некоего итальянца по имени Галилео, оно не произвело на короля никакого впечатления. После долгой переписки, длившейся в общей сложности шестнадцать лет, Галилео отказался, хотя и неохотно, от мысли продать свое изобретение испанскому двору.

Португалия и Венеция тоже объявили о награде и получили тот же наплыв пестрых гениев и тот же результат, что Испания. Голландия пообещала награду в 30 000 скудо изобретателю надежного способа определения долготы в море; одним из экспертов, которые по поручению Генеральных Штатов должны были оценивать изобретателей, стал картоиздатель Виллем Блау. В августе 1636 г. Галилео объявился вновь и предложил свою методику Голландии, на этот раз через своего парижского друга Диодати; ему не хотелось, чтобы его корреспонденцию изучала инквизиция. Он сообщил голландским властям, что несколько лет назад ему удалось при помощи телескопа обнаружить то, что может оказаться замечательным небесным хронометром, – Юпитер. Он, Галилео, первым увидел четыре спутника этой планеты (Sidera Medicea, или «звезды Медичи», как он их назвал) и изучил их движение. Оказалось, что они непрерывно обращаются вокруг Юпитера и видны то с одной стороны планеты, то с другой, то исчезают, то появляются вновь. В 1612 г., через два года после их открытия, Галилей составил таблицы, определив положение спутников в разные часы ночи. Он обнаружил, что такие таблицы можно составить на несколько месяцев вперед и использовать для определения среднего времени одновременно в двух различных точках. За двадцать четыре миновавших года он довел свои таблицы до совершенства и сейчас готов предложить их Голландии вместе с подробнейшими инструкциями для каждого, кто захочет определить долготу на суше или на море.

На Генеральные Штаты и четырех комиссаров, назначенных для расследования, предложение Галилео произвело впечатление, и они потребовали дальнейших подробностей. Они пожаловали его в знак уважения золотой цепью; одному из комиссаров, Гортензио, поручено было поехать в Италию и лично обсудить эту проблему с автором. Однако о происходящем пронюхала святая инквизиция, и от путешествия пришлось отказаться. В 1641 г. после почти трехлетнего перерыва голландский ученый Константин Гюйгенс возобновил переговоры, но Галилей вскоре умер, и идея использования спутников Юпитера была отставлена.

В течение двух тысяч лет, пока человечество искало решение проблемы долготы, никто не знал, что ответ заключается в перевозке хронометра. Среди оптимистов – тех, кто считал, что решение все же существует и может быть найдено, – господствовало мнение, что искать его следует среди звезд; особенно это касалось определения долготы в море, где наблюдать больше нечего. Решение может заключаться в одних только звездах, а может, кроме звезд, учитывать еще какое-то земное явление. Однако некоторые фундаментальные принципы были очевидны всем, кто всерьез интересовался этой проблемой. Если считать Землю идеальным шаром, разделенным для удобства на 360 градусов, то средний солнечный день в 24 часа будет соответствовать 360 градусам дуги, а один час солнечного дня – 15 градусам дуги, или 15 градусам долготы. Аналогично один градус долготы эквивалентен четырем минутам времени. Столетиями заинтересованные люди мечтали о более тонких измерениях времени и долготы (до минут и секунд времени и до минут и секунд дуги). Геодезическая съемка Земли в направлении восток—запад и измерение расстояний в лигах, милях или каких-то других линейных единицах не имеет никакого смысла, если результат невозможно перевести в угловые градусы и минуты, части земной окружности. Насколько же велика Земля?

Окружность Земли и длину одного градуса (¹/₃₆₀ ее часть) вычисляли еще Эратосфен и другие ученые древности, но все полученные результаты были как минимум сомнительными. Гиппарху удалось получить разницу между солнечными и звездными сутками (временной промежуток между двумя последовательными прохождениями меридиана какой-нибудь неподвижной звездой). Он составил список из 44 звезд, раскиданных по всему небу, с шагом по прямому восхождению ровно в один час, так чтобы в начале каждого звездного («сидерического») часа одна или несколько из них находились точно на меридиане. Он пошел еще дальше и принял меридиан Родоса за нулевой; он предложил определять долготу других мест относительно этого начального меридиана путем одновременного наблюдения лунных затмений. Это предложение основывалось на предположении о существовании надежного хронометра, который, безусловно, не существовал.

Самый популярный теоретический метод определения долготы был подсказан путешествиями Колумба, Кабота, Магеллана, Тасмана и других исследователей. Предлагалось составить карту отклонений стрелки компаса от направления на истинный север, то есть карту магнитного склонения. Склонение можно было измерить, если сравнить направление стрелки компаса и направление на Полярную звезду и отметить по картушке компаса число целых делений, их половинок и четвертей (градусов и минут дуги), на которые стрелка отклоняется от севера к западу или к востоку. Колумб еще в первом путешествии заметил, что магнитное склонение по мере продвижения на запад меняется. Позже другие навигаторы подтвердили факт существования «линии нулевого склонения», проходящей через оба полюса; они подтвердили также, что при пересечении этой линии магнитное склонение меняет знак. Учитывая все это и считая, что склонение линейно меняется с долготой, можно было не без оснований предположить, что решение наболевшей проблемы наконец найдено – для определения долготы достаточно всего лишь сравнить магнитное склонение в том месте, где вы находитесь, с табличными значениями склонения в тех местах, долгота которых уже установлена. Именно эта горячая надежда заставила Эдмунда Галлея и других исследователей тщательно наносить на карты предполагаемые линии равного склонения по всему миру. Однако Гиллебранд и другие ученые вскоре выяснили, что все далеко не так просто. Склонение не меняется равномерно с изменением долготы; кроме того, магнитное склонение меняется очень медленно, так медленно, что точные измерения расстояния восток—запад практически невозможны, особенно в море. И еще. Было обнаружено, что линии равного склонения не всегда идут с севера на юг; кое-где они идут почти точно с востока на запад. Несмотря на возникавшие одна за другой трудности, на протяжении многих лет этот метод мог похвалиться многочисленными сторонниками; тем не менее в конце концов он в муках скончался.

Вклад Галилея в решение проблемы долготы не ограничился открытием спутников Юпитера; кроме этого, он изучил поведение маятника. Использование раскачивающегося груза в качестве движителя для механизма часов стало первым шагом к созданию точного хронометра. Древние, естественно, знали о ходе времени; их астрономические наблюдения «хронометрировались» при помощи солнечных, песочных или водяных часов, однако мы мало знаем о том, как с ними обращались. По всей видимости, первым использовал часы с грузами для хронометрирования наблюдений Бернард Вальтер, ученик Региомонтана. Он писал, что 16 января 1484 г. видел восход планеты Меркурий и тут же подвесил груз к часам с пятидесятишестизубцовой часовой шестерней. До восхода Солнца прошел один час и еще тридцать пять зубцов, так что между этими событиями, согласно его вычислениям, прошел один час тридцать семь минут. Следующая важная фаза изобретения хронометра – присоединение к часам маятника в качестве движущей силы. Такие часы придумал Христиан Гюйгенс, голландский физик и астроном, сын Константина Гюйгенса. Он изготовил свои первые часы с маятником в 1656 г., чтобы повысить точность астрономических наблюдений, а позже, 16 июня 1657 г., продемонстрировал их Генеральным Штатам Голландии. В следующем году он опубликовал полное описание принципов работы механизма своего хронометра и физические законы, управляющие маятником. Это была классическая научная работа, и она сразу же сделала Гюйгенса одним из лидеров европейской науки того времени.

К 1666 г. по Европе было разбросано немало способных ученых. Их деятельность охватывала все области физики, химии, астрономии, математики и естественной истории, как теоретической, так и прикладной. По большей части они работали независимо, и интересы каждого могли быть самыми разными. Время от времени различные ученые сообщества удостаивали почетным членством кого-то из зарубежных коллег; кроме того, ученые сообщества разных стран обменивались между собой докладами, прочитанными в их стенах. Сцена для превращения картографии из искусства в науку была подготовлена. Под рукой были и необходимые приборы, и люди, которым предстояло ими пользоваться.

Говоря о необходимости улучшения качества карт и геодезической съемки, Томас Бернет вполне определенно различает обычных коммерческих картоиздателей того времени и то, что, по его мнению, должно было стать целью будущих картографов. «Я не сомневаюсь, – писал он, – что было бы очень полезно иметь естественные (физические) карты Земли… наряду с гражданскими (политическими)… Наши обычные карты я называю гражданскими, ибо они отмечают различия стран и городов и представляют искусственную Землю как населенную и возделываемую, но естественные карты оставляют все это в стороне и представляют Землю такой, какой она была бы, если бы на ней не было ни единого обитателя, ни теперь, ни раньше; скелет Земли, как я мог бы сказать, с изображением всех ее частей. Думается мне также, что каждому принцу следовало бы иметь такой чертеж своей страны и владений, чтобы видеть, какова земля в разных частях их, где ниже, где выше; каковы они по отношению одна к другой и к морю; как текут реки и почему; как расположены горы, как пустоши и как пограничные районы. Такая карта была бы полезна как в дни войны, так и мира, и много добрых наблюдений можно было бы по ней сделать, не только в том, что касается естественной истории и философии, но также и для блага страны».

Власти Франции полностью осознавали и разделяли изложенные здесь соображения по поводу «естественных» карт. Они то и дело что-нибудь для этого предпринимали. Нужно для этого было немного: организация, которая могла бы приглашать на службу ученых и направлять их работу, и деньги. Организация появилась – была создана Королевская академия наук, а человеком, который готов был платить за более качественные карты, стал его величество Людовик XIV, король Франции.

Людовик XIV взошел на трон в возрасте пяти лет, но ему пришлось ждать еще шестнадцать лет, прежде чем он смог взять бразды правления в свои руки. Ему приходилось сидеть в уголке и молча наблюдать, как мать и ее министр, кардинал Мазарини, занимаются государственными делами. Он видел, как слабеет королевская власть от внутренних распрей и последствий Тридцатилетней войны. Испытывая одно унижение за другим и будучи не в состоянии что-либо сделать, он твердо решил, что, когда достигнет двадцати одного года, будет не только царствовать, но и править Францией. Он сам будет своим первым министром. Среди немногих доверенных советников юного короля первым был Жан Батист Кольбер, министр финансов; в скором времени он стал главной теневой силой в королевстве. Кольбер, амбициозный и изобретательный человек с дорогостоящими вкусами, не только умел работать во славу своего монарха, но и не отказывал себе в изысканных литературных и артистических развлечениях. Что же касается государственных дел, контроль над которыми получил Кольбер, то по крайней мере два предприятия обеспечили ему заметное место в истории Франции. Первое – организация Морского министерства при монархе, которого мало интересовали морские исследования, и роль военно-морских сил в развитии и защите его владений; второе – учреждение в 1666 г. Королевской академии наук.

Королевская академия была любимым детищем Кольбера. Как ученый-любитель, он понимал потенциальную ценность близкого к трону сообщества ученых. С необычайным искусством и, казалось, неограниченными финансовыми возможностями он принялся выводить Францию на ведущие позиции в науке – так же, как она уже занимала их в искусстве и военном деле. Он буквально прочесывал Европу в поисках лучших ученых в каждой области науки. Он направил персональные приглашения таким людям, как Готфрид Вильгельм фон Лейбниц, немецкий философ и математик; Никлаас Хартсукер, голландский натуралист и оптик; Эренфрид фон Чирнгаузен, немецкий математик и изготовитель оптических линз и зеркал; Ян Гевелий, один из лучших европейских астрономов; Винченцо Вивиани, итальянский математик и инженер; Исаак Ньютон, подающий надежды английский математический гений. Он предлагал ученым беспрецедентные пенсионы, превосходившие те, что установил кардинал Ришелье для членов Французской академии, и те, что даровал Карл II членам Лондонского королевского общества. Для исследований существовали дополнительные фонды; тем ученым, которые согласились бы работать в Париже, в окружении самого блестящего двора Европы, были обещаны безопасность и комфорт. Цель Кольбера – сделать Францию ведущей научной державой – была реализована, хотя некоторые из его приглашений были с благодарностью отклонены. Христиан Гюйгенс присоединился к академии в 1666 г. и до 1681 г., когда он вернулся в Голландию, получал пенсион 6000 ливров в год. Датский астроном Оле Рёмер также принял предложение. За этими знаменитостями последовали Марен де ла Шамбр, ставший личным врачом Людовика XIV; химики Самюэль Дюкло и Клод Бурделен; анатомы Жан Пеке и Луи Гэйан; ботаник Никола Маршан.

Несмотря на широкий спектр деятельности академии, основной целью ее основания, по словам его величества, было исправление и улучшение сухопутных и мореходных карт. Решение главных проблем хронологии, географии и навигации, практическое значение которых невозможно было оспорить, зависело от дальнейших астрономических исследований и их практического применения. С этой целью в январе 1667 г. были начаты новые астрономические исследования и дискуссии. В доме возле монастыря кордельеров (францисканцев) временно поселились аббат Жан Пикар, Адриан Озу, Жак Бюо и Христиан Гюйгенс; примыкавший к дому сад они использовали для астрономических наблюдений. Там ученые установили большой квадрант, гигантский секстант и сильно усовершенствованную версию солнечных часов; они провели по саду меридиональную линию. Иногда наблюдения проводились также в садах Лувра. В целом возможностей для астрономических наблюдений было недостаточно, и академики активно ворчали и жаловались.

Еще в 1665 г., перед основанием академии, Озу написал Кольберу страстный меморандум, в котором просил у министра обсерваторию и напоминал, что без нее невозможен прогресс астрономии во Франции. Когда в 1667 г. Кольбер наконец принял решение, а король согласился выделить деньги, события стали развиваться стремительно. Для обсерватории было выбрано место в Фобур-Сен-Жак, далеко за городом, вдали от парижских огней и отвлекающего шума. Кольбер решил, что Парижская обсерватория должна превзойти по красоте и удобству все, что было к тому моменту построено, – даже обсерватории Дании, Англии и Китая; она должна была отразить могущество короля, который все любил делать с размахом. Он пригласил Клода Перро, который разработал проект Лувра со спальнями на 6000 гостей, и рассказал ему, чего хочет он сам и его академия. Здание должно быть просторным; там должно быть достаточно места для лабораторий и жилых помещений для астрономов и их семей.

21 июня 1667 г., в день летнего солнцестояния, члены академии собрались в Фобур-Сен-Жак и с большим торжеством и помпой провели наблюдения с целью «определения» новой обсерватории и проведения через ее центр линии меридиана – линии, которая должна была стать официальным меридианом Парижа. По бокам южного фасада здания обсерватории были выстроены две восьмиугольные башни, причем восемь азимутов были тщательно рассчитаны таким образом, чтобы башни имели не только архитектурное, но и астрономическое значение. Затем, не дожидаясь новых квартир, проживающие при обсерватории члены академии вернулись к работе и атаковали множество нерешенных проблем физики и естественной истории, равно как астрономии и математики. Они сами придумали и изготовили большую часть оборудования для новой обсерватории. Они внесли серьезные усовершенствования в телескоп как астрономический прибор; разрешили механические и физические проблемы, связанные с маятником и его поведением под действием гравитации, чем помогли Гюйгенсу выловить последних «тараканов» в его конструкции маятникового хронометра. Они активно изучали Землю, ее размеры, форму и место во Вселенной; исследовали природу и поведение Луны и других небесных тел; работали над введением единого для всех стран нулевого меридиана – Парижского, проходящего через центр их обсерватории. Они работали над проблемой установления линейной величины градуса долготы, который стал бы универсальной общепринятой константой. При этом Королевская академия наук имела в своем распоряжении немалые материальные ресурсы французского двора и пользовалась личным покровительством Людовика XIV.

Гюйгенс – разносторонний и изобретательный ученый – соорудил, а в 1657 г. довел до совершенства первые надежные маятниковые часы; тем самым он произвел революцию в астрономии и впервые сделал возможным определение долготы. Устройства, показанные на рисунке, и сегодня знакомы каждому часовщику

Зенитный сектор Пикара, используемый для измерения малых углов.

Геодезический квадрант, разработанный Жаном Пикаром, вместо обычной алидады с отверстиями был оборудован телескопическим прицелом

Первым на повестке дня Королевской академии стоял точный метод определения долготы; было очевидно, что, пока такого метода нет, морские и сухопутные карты невозможно серьезно улучшить. Подобно Испании и Нидерландам, Франция тоже была готова вознаградить человека, который сумеет решить эту проблему. В 1667 г. неназванный немецкий изобретатель обратился к Людовику XIV с письмом, в котором утверждалось, что ему удалось решить задачу определения долготы на море. Король без промедления – невиданное дело – выдал ему патент на изобретение и выплатил 60 000 ливров наличными. Мало того, его величество принял на себя обязательство выплачивать изобретателю 8000 ливров в год (Гюйгенс получал 6000!) пожизненно и платить по четыре су с каждой тонны груза, перевезенного на судне, где будет использоваться новый прибор; он оставил за собой лишь право прекратить выплаты по достижении суммы в 100 000 ливров. Все эти блага его величество готов был даровать, но при одном условии: изобретатель должен продемонстрировать свое изобретение в присутствии Кольбера, Абрахама Дюкена, главнокомандующего военно-морскими силами его величества и господ Гюйгенса, Каркави, Роберваля, Пикара и Озу из Королевской академии наук.

Изобретение оказалось всего лишь вариацией на старую тему – хитроумной комбинацией водяного колеса и одометра, которые предполагалось разместить в специальном отверстии, просверленном в киле корабля. Движение воды под килем должно было вращать водяное колесо, а одометр фиксировал расстояние, пройденное судном за определенный период времени. Изобретатель утверждал также, что некое таинственное устройство, известное ему одному, позволит его изобретению делать верные поправки на приливы и течения; он утверждал, что изобрел идеальное и совершенное решение проблемы долготы. Королевские экзаменаторы изучили аппарат, похвалили автора за изобретательность, а затем передали королю письменный отчет. Среди прочего они бесстрастно указывали, что, если судно движется вместе с течением, оно может оставаться почти неподвижным относительно воды под килем. Оно способно пройти так немалое расстояние по долготе, а водяное колесо останется почти неподвижным. С другой стороны, если судно идет навстречу течению, то одометр может показать значительное продвижение, а на самом деле судно будет оставаться практически на месте. Немецкий изобретатель покинул Париж, став богаче на 60 000 ливров, а члены Королевской академии вернулись к работе.

В 1669 г., после трех лет исследований, ученые Королевской академии собрали значительный объем данных о небесных телах и изучили все без исключения методы определения долготы, которые когда-либо предлагались. Измерение лунных расстояний от звезд и Солнца они сочли непрактичным, так как этот метод подразумевал сложные математические вычисления. Лунные затмения, возможно, вполне годились на эту роль, только происходили они редко и длились подолгу, что многократно увеличивало вероятность ошибки со стороны наблюдателя. Более того, в море использовать лунные затмения было совершенно невозможно. Пробовали воспользоваться и прохождением Луны через меридиан, но без особого успеха. Астрономам нужно было небесное тело, которое находилось бы на таком расстоянии от Земли, что выглядело бы одинаково из любой ее точки. Оно должно было также двигаться предсказуемым образом – причем предсказуемым надолго вперед – и при этом демонстрировать наблюдателю изменяющуюся картину, которую можно одновременно наблюдать из разных точек. Таким небесным телом мог стать Юпитер, четыре спутника которого, открытые Галилеем, привлекали пристальное внимание ученых. Когда Юпитер начали всерьез рассматривать как возможное решение проблемы долготы, вспомнили работу некоего итальянца по имени Кассини, опубликованную в 1668 г. Пока члены академии продолжали изучать спутники Юпитера и прикидывать, не удастся ли использовать их частые затмения для определения долготы, Кольбер занялся другой проблемой. Он решил заманить Кассини в Париж.

Джованни Доменико Кассини был сыном итальянского дворянина. Он родился 8 июня 1625 г. в деревне Перинальдо в графстве Ницца. Начальное образование мальчик получил дома, а затем отправился изучать теологию и право в иезуитском коллеже в Генуе, который и закончил с отличием. Он очень полюбил книги и однажды, копаясь в библиотеке, наткнулся на книгу по астрологии. Эта работа его позабавила; изучив ее, Кассини начал развлекать друзей предсказаниями грядущих событий. Феноменальный успех на поприще астрологии и интеллектуальная честность заставили его с большим подозрением отнестись к обнаружившемуся столь неожиданно новому таланту; вскоре он оставил астрологические фокусы ради изучения куда менее зрелищной астрономии. Молодой человек продвигался так стремительно и проявил такие способности, что в 1650 г., в возрасте двадцати пяти лет, сенат Болоньи выбрал его кандидатуру на первую кафедру астрономии Болонского университета, вакантную после смерти знаменитого математика Бонавентуры Кавальери. Сенат не пожалел о своем выборе.

Одной из первых обязанностей Кассини стало научное консультирование церкви по вопросу точного определения дат церковных праздников; эта задача всегда была важной частью практического применения хронологии и астрономии. Кассини заново провел линию меридиана в соборе Святого Петрония, построенном в 1575 г. Игнацио Данте, и добавил к ней гигантский настенный квадрант. На сооружение этого инструмента у него ушло два года. В 1655 г., когда дело было сделано, Кассини пригласил всех астрономов Италии на наблюдение зимнего солнцестояния; предлагалось также протестировать новые солнечные таблицы, по которым теперь можно было точно определять затмения, солнцестояния и многочисленные церковные праздники.

После этого сенат Болоньи и папа Александр VII поручили Кассини определить разницу высот между Болоньей и Феррарой; эта величина определяла навигацию по рекам По и Рено. Он не только провел тщательную съемку местности, но и составил подробный доклад об этих двух реках и их особенностях. Папа поручил Кассини как инженеру-гидравлику разрешить старый спор между ним и герцогом Тосканским об отводе драгоценных вод реки Кьяна, которая являлась попеременно притоком то Арно, то Тибра. После того как Кассини разрешил этот спор к удовлетворению обеих сторон, он был назначен инженером укреплений Перуджи, Понт-Феликс и Форт-Урбино и смотрителем вод реки По, жизненно важной для стабильности и процветания страны. В свободное время Кассини изучал насекомых и, ради собственного любопытства, проводил кое-какие эксперименты по переливанию крови от одного животного другому; этот отчаянный эксперимент вызвал в ученом мире живой интерес. Однако главным его увлечением оставалась астрономия, а любимой планетой – Юпитер. Во время работ на реке Кьяна он частенько проводил вечера в Читта-делла-Пьеве за наблюдением спутников Юпитера. Его телескоп был лучше, чем телескоп Галилея, и с его помощью Кассини удалось сделать несколько новых открытий. Он заметил, что плоскость, в которой обращаются спутники Юпитера, расположена таким образом, что спутники проходят по диску Юпитера вблизи экватора; он определил также размер орбиты каждого спутника. Он был уверен, что способен разглядеть на диске Юпитера несколько неподвижных точек. Пользуясь полученными данными, он начал хронометрировать вращение планеты и движение спутников при помощи достаточно надежных маятниковых часов.

После шестнадцати лет неустанного труда и постоянных наблюдений Кассини опубликовал таблицы («Эфемериды») затмений спутников Юпитера на 1668 г. На одной странице он приводил диаграмму вида планеты и расположения ее спутников, а на противоположной – время затмения (погружения) каждого спутника в часах, минутах и секундах и время, когда каждый из них должен был появиться вновь.

Кассини, которому тогда было сорок три года, приобрел широкую известность как знающий и искусный астроном. Когда экземпляр его «Эфемерид» попал в Париж, Кольбер решил, что должен заполучить такого ученого для своей обсерватории и Королевской академии. В данном случае, однако, для достижения этой цели требовалось не только золото, но и немалая дипломатичность, ведь Кассини в то время состоял на службе у папы Климента IX, и ни Кольбер, ни Людовик XIV не хотели оскорбить или разгневать его святейшество. Трое именитых ученых – Вэйан, Озу и граф Грациани – направились в Италию для переговоров с папой и сенатом Болоньи о том, чтобы Кассини «одолжили» Королевской академии на некоторое время. Все то время, которое ученый проведет во Франции, он будет получать 9000 ливров в год. Договоренность была достигнута, и 4 апреля 1669 г. Кассини прибыл в Париж. Через два дня он был представлен королю. Хотя Кассини и не собирался оставаться во Франции навсегда, в 1673 г. он по настоянию Кольбера и несмотря на возражения папы и сената Болоньи натурализовался и стал гражданином Франции. После этого его имя стало звучать как Жан Доминик Кассини.

Когда Кассини занял свое место среди ученых Королевской академии, наблюдения были в самом разгаре. Ученые тогда были не только физиками и математиками, но и искусными механиками. Гюйгенс и Озу отшлифовали новые линзы и зеркала и построили для обсерватории значительно усовершенствованные телескопы. При помощи этих новых инструментов Гюйгенс уже сделал несколько феноменальных открытий. Он сумел измерить период вращения Сатурна, обнаружил вокруг него кольца и первый из спутников. Озу изготовил некоторые другие инструменты и применил в них усовершенствованный филярный микрометр – измерительное устройство, изобретенное Гаскойном около 1639 г. и с тех пор почти забытое. После прибытия Кассини были заказаны новые инструменты, включая наилучшие в Европе телескопы, которые изготавливал Кампани в Италии.

Одним из первых важных шагов для исправления и уточнения морских и сухопутных карт должно было стать новое измерение окружности Земли и установление новой линейной величины углового градуса. Размер Земли все еще оставался достаточно неопределенным, и астрономам не хотелось строить дальнейшие исследования на неопределенной фундаментальной величине, неточность которой способна была перечеркнуть все их усилия. Изучив труды Гиппарха, Посидония, Птолемея и более поздних авторитетных ученых, таких как Снеллиус, и методы, которыми они пользовались, академия разработала детальный план измерения Земли. В 1669 г. Жану Пикару было поручено привести этот план в исполнение.

Измерение Земли по экватору с востока на запад даже не рассматривалось – для этого не было известно никакого удовлетворительного метода. Поэтому был выбран метод Эратосфена, но с несколькими важными модификациями и с использованием оборудования, о котором древние могли только мечтать. Пикар должен был методом триангуляции провести линию примерно в направлении север—юг между двумя пунктами; затем ему следовало измерить дугу между двумя этими пунктами (то есть разницу по широте) при помощи астрономических наблюдений. Рассмотрев окрестности Парижа, Пикар решил, что линию можно провести почти точно на север до границы с Пикардией; при этом на пути не будет серьезных препятствий вроде густых лесов или высоких холмов.

В качестве первой точки Пикар выбрал «Павильон» в Мальвуазине под Парижем, а в качестве второй – часовую башню в Сурдоне возле Амьена, на расстоянии примерно тридцати двух французских лиг. Для измерения расстояния между двумя точками на местности было построено тринадцать огромных треугольников; при съемке Пикар пользовался усиленным металлическим квадрантом с тридцативосьмидюймовым радиусом, закрепленным на тяжелой раме. Обычные алидады с маленькими отверстиями он заменил на две зрительные трубы с нитяными прицелами – несколько улучшенный вариант прибора, которым пользовался в Дании Тихо Браге. Лимб квадранта был разделен на минуты и секунды. Для измерения высоты звезд вблизи зенита, где углы достаточно острые, Пикар использовал высокий зенитный сектор, изготовленный из меди и железа. Его измерительный диапазон составлял всего около 18 градусов. К одному из радиусов сектора была прикреплена зрительная труба длиной 10 футов. Кроме того, в его снаряжение входили двое маятниковых часов, причем одни из них были отрегулированы так, что отбивали секунды, а вторые – полусекунды. Для общих наблюдений и наблюдений спутников Юпитера Пикар возил с собой три телескопа: малый, около 5 футов длиной, и два больших, 14 и 18 футов. Своим снаряжением Пикар был доволен. Он говорил, что его специально оборудованный квадрант настолько точен, что за два года, которые потребовались для измерения дуги земного меридиана, при пробном измерении окружности горизонта ни разу не было получено ошибки больше одной минуты, а во многих случаях прибор показал абсолютно точный результат. Что касается его маятниковых часов, то Пикар с удовольствием указывал, что они «отмечают секунды точнее, чем большинство часов отмечает получасовые интервалы».

Когда результаты Пикара были занесены в итоговую таблицу, выяснилось, что расстояние между двумя пунктами составляет 68 430 туазов и 3 французских фута. Затем была измерена разница широт между этими двумя пунктами – не при помощи измерения высоты Солнца, а через измерение угла между зенитом и звездой на «наколеннике» Кассиопеи, сначала в Мальвуазине, затем в Сурдоне. Разница составила 1 градус 11 минут 57 секунд. Из этих данных была рассчитана длина одного градуса долготы, которая составила 57 064 туаза 3 французских фута. Однако после проведения аналогичных измерений по второй линии, проложенной примерно в том же направлении, что и первая, эту величину скорректировали до 57 060 туазов, и было объявлено, что диаметр Земли составляет 6 538 594 туаза. Все дальнейшие измерения долгот, проведенные Королевской академией, базировались именно на этой величине. В милях это составляет около 7801 мили – замечательно близкий к истинному значению результат.

В 1676 г., после того как астрономы проверили и расширили «Эфемериды» Кассини 1668 г., он предложил употребить эти исправленные данные для определения долготы и использовать Юпитер в качестве небесных часов. Коллеги одобрили это предложение; были начаты экспериментальные наблюдения по разработанной в обсерватории методике; небесполезным оказался и опыт, полученный во время недавнего путешествия в Кайенну для наблюдения планеты Марс. В начале этого проекта ученые были полны оптимизма, один из них даже написал в приступе редкого энтузиазма: «Если это не есть истинное решение проблемы долготы, то, по крайней мере, очень хорошее к нему приближение». Кассини к тому времени благодаря своей неуемной энергии, мастерству и терпению стал лидером среди работавших в обсерватории ученых, хотя и не имел титула директора. Он вел обширную переписку с астрономами других стран, особенно Италии, где делали лучшие астрономические инструменты и где хорошо знали его самого и его работу. Зарубежные астрономы с энтузиазмом встретили известие о новом проекте Парижской обсерватории. Новые данные буквально хлынули потоком; они поступали быстрее, чем их успевали упорядочивать и обрабатывать. При помощи телескопов и спутников Юпитера удалось впервые определить координаты сотен крупных и мелких городов по отношению к нулевому меридиану и друг к другу. Казалось, что всю стандартную карту Европы придется вычерчивать заново.

Информация поступала настолько быстро, что у Кассини появилась идея составить крупномасштабную карту мира (планисферу) и наносить на нее всю уточненную географическую информацию по мере ее поступления из разных уголков мира – особенно это касалось долгот, которые прежде были очень неточны или просто неизвестны. Для этой цели был выбран третий этаж западной башни обсерватории. Места там было достаточно, а восьмиугольные стены при закладке башни были сориентированы по сторонам света при помощи компаса и квадранта. Планисферу в азимутальной проекции с Северным полюсом в центре выполнили под бдительным оком Кассини чернилами на полу башни Седило и Шазель. На круглой карте диаметром 24 фута меридианы радиально расходились из центра к краям, подобно спицам в колесе, с интервалом в 10 градусов. Начальный меридиан (проходящий через остров Ферро) был проведен из центра под углом «посередине между двумя южными окнами башни» до точки, где он пересекал земной экватор. Карту проградуировали от 0 до 360 градусов по кругу против часовой стрелки. Параллели провели концентрическими окружностями через каждые 10 градусов, начиная от экватора в обе стороны. Для удобства и быстрого нахождения точки по координатам к столбику в центре был прикреплен шнур с маленьким бегунком; шнур следовало повернуть на нужный меридиан и поставить бегунок на нужную широту, – и любую точку на карте можно было отыскать почти мгновенно. Очертания земель на этой огромной планисфере, разумеется, были сильно искажены, но это не имело значения. Академию интересовало точное положение по широте и долготе важных точек на поверхности Земли, мест, которые в будущем можно будет использовать в качестве базы для дальнейшей съемки. По этой причине важнее было отметить на карте несколько точек, стратегически расположенных в разных частях света, чем нанести на нее множество незначительных – с научной точки зрения – пунктов. По той же причине большинство городов и городков, которые могли похвастать астрономической обсерваторией, хотя бы небольшой, на этой карте присутствовали.

Все, кто видел планисферу, отзывались о ней восторженно. Даже король пришел посмотреть на нее в сопровождении Кольбера и всего двора. Его величество милостиво позволил Кассини, Пикару и де ла Гиру продемонстрировать ему различные астрономические инструменты, которыми пользовались члены академии для изучения неба и определения долготы на расстоянии. Они показали ему свою планисферу и объяснили, каким образом положение на ней различных мест можно было установить на основании данных, присылаемых издалека. Этого оказалось достаточно, чтобы произвести сильное впечатление даже на Людовика.

Сложно судить, как отразился королевский визит на дальнейших событиях, но уже в следующем году начались активные геодезические работы. Обсерватория высылала множество топографических экспедиций, и сами астрономы начали выезжать все дальше «в поле». Жан Рише возглавил экспедицию в Кайенну, а Жан Матье де Шазель отправился в Египет. Миссионеры-иезуиты проводили наблюдения на Мадагаскаре и в Сиаме. Эдмунд Галлей, внимательно следивший за всем, что происходило во Франции, провел серию наблюдений на мысе Доброй Надежды. Тевено, историк и исследователь, передал информацию о нескольких лунных затмениях, которые он наблюдал в Гоа. Примерно в это же время Луи-Абель Фонтеней, иезуит и профессор математики в коллеже Людовика Великого, готовился к отъезду в Китай. Услышав о работе, которую вели Кассини и его коллеги, Фонтеней сам предложил свои услуги. Он готов был проводить столько наблюдений, сколько сможет без ущерба для своих миссионерских обязанностей. Кассини обучил его всему, что было необходимо, чтобы он мог внести свой вклад в копилку знаний о долготах Востока. Европейские ученые теперь убедились в надежности метода, разработанного Королевской академией, и многие иностранцы изъявили готовность поделиться своими данными. Тем временем Кольбер выделил еще денег, а Кассини послал в поле еще людей.

Одной из самых долгих и сложных стала экспедиция господ Варэна и де Ге, двух инженеров-гидрографов его величества, на остров Горе и в Вест-Индию. Эта экспедиция была одновременно одной из самых важных, так как предполагала определение долгот в Западном полушарии, включая и Атлантический океан – тот промежуток, где были сделаны самые вопиющие ошибки в определении долготы. Первоначальный план Кассини, одобренный королем, предусматривал отправку экспедиции с острова Ферро на крайнем юго-западе Канарских островов. Меридиан этого острова картографы часто использовали в качестве нулевого. Но поскольку с транспортом для экспедиции возникли некоторые сложности, решено было отправиться с Горе, маленького островка возле Кабо-Верде, мыса на западном побережье Африки, где недавно Королевская компания Африки основала французскую колонию[31].

Перед отъездом Варэн и де Ге значительное время провели в обсерватории, где Кассини тщательно обучал их и где можно было проводить тренировочные наблюдения для отработки техники. В конце 1681 г. исследователи получили последние наставления и выехали в Руан. В их научное снаряжение входили квадрант размером два с половиной фута, маятниковые часы и девятнадцатифутовый телескоп. Из более мелких приборов имелись термометр, барометр и компас. Из Руана экспедиция двинулась в Дьеп, где ее больше чем на месяц задержала штормовая погода и противные ветры. Поскольку приходилось ждать, исследователи провели серию наблюдений по определению широты и долготы города. Наконец, в марте 1682 г. они прибыли на Горе, где к экспедиции присоединился месье де Гло – молодой человек, учившийся у Кассини и им рекомендованный. Де Гло привез с собой шестифутовый секстант, восемнадцатифутовый телескоп, небольшой зенитный сектор, астрономическое кольцо и еще одни маятниковые часы. Хотя главной целью экспедиции было определение долгот путем наблюдения затмений спутников Юпитера, ученым предписывалось в каждом пункте путешествия, и особенно во время океанского перехода, определять девиацию компаса и при каждой возможности снимать показания термометра и барометра. Из Горе экспедиция отправилась дальше через Гваделупу и Мартинику, и в течение следующего года провела множество наблюдений. Трое ученых вернулись в Париж в марте 1683 г.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.