Фридрих Вильгельм Бессель

Фридрих Вильгельм Бессель (нем. Friedrich Wilhelm Bessel; 22 июля 1784, Минден — 17 марта 1846, Кёнигсберг) — немецкий астроном, математик и геодезист, один из основоположников современной астрономии. Наиболее известен тем, что в 1838 году впервые в истории измерил годичный параллакс звезды (61 Лебедя), что стало первым прямым доказательством движения Земли вокруг Солнца и положило начало звёздной астрономии. Внёс фундаментальный вклад в теорию функций (функции Бесселя), геодезию (эллипсоид Бесселя) и небесную механику (уравнение Бесселя).

Биография

Ранние годы и образование

Фридрих Вильгельм Бессель родился 22 июля 1784 года в городе Минден (Вестфалия, ныне земля Северный Рейн-Вестфалия, Германия) в семье мелкого государственного служащего. Из-за финансовых трудностей семьи не смог получить систематического университетского образования. В 15 лет оставил гимназию и поступил учеником в торговую компанию «Куленкамп и сыновья» в Бремене, где проработал семь лет.

Самостоятельно изучал математику и астрономию по книгам. В 1804 году, работая в порту, составил на основе наблюдений кометы трактат «О комете 1804 года», который привлёк внимание известного астронома Генриха Ольберса. Ольберс рекомендовал Бесселя для работы в частной обсерватории Иоганна Шрётера в Лилиентале.

Научная карьера

В 1806 году Бессель стал ассистентом Шрётера, а в 1810 году по рекомендации Ольберса и Карла Фридриха Гаусса получил приглашение занять должность профессора астрономии в Кёнигсбергском университете (ныне Калининград, Россия). В том же году началось строительство Кёнигсбергской обсерватории, которая открылась в 1813 году. Бессель руководил ею до конца жизни.

В 1812 году был избран членом-корреспондентом Прусской академии наук, в 1826 году — иностранным членом Лондонского королевского общества. В 1841 году стал членом Шведской королевской академии наук.

Умер 17 марта 1846 года в Кёнигсберге от рака желудка.

Научные достижения

Измерение звёздного параллакса

Главное достижение Бесселя — первое успешное измерение годичного параллакса звезды. Используя гелиометр Фраунгофера в Кёнигсбергской обсерватории, он в течение 1837–1838 годов наблюдал за двойной звездой 61 Лебедя. 12 декабря 1838 года Бессель объявил, что параллакс звезды составляет 0,3136 угловой секунды (современное значение — 0,286"). Это соответствовало расстоянию около 10,4 световых лет (современная оценка — 11,4 световых лет). Открытие подтвердило теорию Коперника и позволило впервые определить масштаб Вселенной за пределами Солнечной системы.

Функции Бесселя

В 1824 году Бессель разработал математический аппарат для решения задач небесной механики, связанных с движением планет. Он ввёл цилиндрические функции, ныне называемые функциями Бесселя, которые удовлетворяют дифференциальному уравнению: \[ x^2 y'' + x y' + (x^2 - \alpha^2) y = 0 \] Функции Бесселя широко применяются в физике, акустике, электродинамике, теории теплопроводности и квантовой механике.

Геодезические работы

В 1830-х годах Бессель руководил градусными измерениями в Восточной Пруссии. На основе обработки данных нескольких европейских триангуляций он в 1841 году вычислил параметры земного эллипсоида (эллипсоид Бесселя):

• экваториальный радиус — 6 377 397 м;
• полярное сжатие — 1/299,1528.

Эллипсоид Бесселя использовался в геодезии многих стран (в том числе в России и СССР) до середины XX века, пока не был заменён более точными моделями (эллипсоид Красовского).

Каталоги звёзд

Бессель составил фундаментальные каталоги звёзд. В 1818 году опубликовал «Фундаментальную астрономию» (Fundamenta Astronomiae), содержащую переработанные координаты 3222 звёзд из каталога Брэдли. В 1821–1833 годах издал «Кёнигсбергские наблюдения» (Königsberger Beobachtungen) — серию из 21 тома с точными положениями звёзд.

Другие достижения

• Открыл собственное движение звезды Сириус (1844) и предсказал существование невидимого спутника (Сириус B), обнаруженного в 1862 году.
• Разработал метод определения времени по звездным прохождениям (метод Бесселя).
• Ввёл понятие «бесселевы элементы» для расчёта солнечных и лунных затмений.
• Усовершенствовал конструкцию гелиометра и методы обработки астрономических наблюдений.

Память

Именем Бесселя названы:

• кратер на Луне (диаметр 15 км);
• астероид (1552) Бессель;
• функция Бесселя в математике;
• эллипсоид Бесселя в геодезии;
• Бесселевы элементы в астрономии;
• ледник на Земле Франца-Иосифа (Россия);
• премия Бесселя (Bessel-Preis) — награда Фонда Александра фон Гумбольдта за выдающиеся достижения в науке.

В Калининграде (бывший Кёнигсберг) на здании бывшей обсерватории установлена мемориальная доска. В Миндене (Германия) именем Бесселя названа гимназия.

Критика и ограничения

Основные методы Бесселя (например, эллипсоид 1841 года) устарели с развитием спутниковой геодезии. Современные значения экваториального радиуса Земли (6 378 137 м) и сжатия (1/298,257) отличаются от бесселевских. Также его каталоги звёзд содержат систематические ошибки, связанные с несовершенством инструментов XIX века. Однако фундаментальный вклад Бесселя в астрономию и математику остаётся неоспоримым.

Источники

• В. В. Подобед. «Фридрих Вильгельм Бессель» (серия «Научно-биографическая литература»), Москва, Наука, 1984.
• А. И. Еремеева, Ф. А. Цицин. «История астрономии». Москва, Изд-во МГУ, 1989.
• F. W. Bessel. «Untersuchungen über die Länge des einfachen Secundenpendels». Berlin, 1828.
• D. Wattenberg. «Friedrich Wilhelm Bessel». Leipzig, 1944.
• Статья «Bessel, Friedrich Wilhelm» в Encyclopaedia Britannica, 11th edition, 1911.