Уильям Гершель

Уильям Гершель (Фридрих Вильгельм Гершель, 15 ноября 1738, Ганновер — 25 августа 1822, Слау, Англия) — британский астроном, оптик и композитор немецкого происхождения, основоположник звёздной астрономии. Наиболее известен открытием планеты Уран (1781), а также открытием инфракрасного излучения, двойных звёзд и спутников Сатурна и Урана. Член Лондонского королевского общества (с 1781), первый президент Королевского астрономического общества (1820—1822).

Биография

Ранние годы и музыкальная карьера

Фридрих Вильгельм Гершель родился в семье военного музыканта Исаака Гершеля, служившего в ганноверской гвардии. С детства обучался игре на скрипке, гобое и органе. В 1757 году, после поражения Ганновера в Семилетней войне, эмигрировал в Англию, где изменил имя на Уильям. В 1766 году занял должность органиста в курортном городе Бат (графство Сомерсет). Параллельно с музыкальной деятельностью увлёкся математикой, оптикой и астрономией, самостоятельно изучив труды Роберта Смита, Джеймса Фергюсона и Исаака Ньютона.

Переход к астрономии

В 1773 году Гершель начал изготовление телескопов-рефлекторов собственной конструкции. К 1776 году он построил рефлектор с фокусным расстоянием 6,1 м и зеркалом диаметром 30 см, который позволял вести наблюдения с увеличением до 2000 крат. В 1781 году, во время систематического обзора неба, Гершель заметил необычный объект, который первоначально принял за комету. Последующие наблюдения показали, что объект движется по почти круговой орбите за пределами орбиты Сатурна, что позволило идентифицировать его как новую планету — Уран. Это открытие принесло Гершелю всемирную известность и звание королевского астронома с ежегодной пенсией в 200 фунтов стерлингов.

Зрелые годы и работа в Слау

В 1782 году Гершель переехал в местечко Датчет (позже — Слау, графство Беркшир), где оборудовал обсерваторию. В 1786 году он построил крупнейший на тот момент телескоп-рефлектор с фокусным расстоянием 12,2 м и зеркалом диаметром 1,22 м (так называемый «Большой телескоп»). С помощью этого инструмента Гершель открыл два спутника Сатурна (Титан и Энцелад) и два спутника Урана (Титания и Оберон). В 1788 году женился на Мэри Болдуин, вдове богатого лондонского купца. Единственный сын — Джон Гершель (1792—1871), впоследствии также известный астроном.

Научные достижения

Открытие Урана

13 марта 1781 года Гершель, наблюдая звёзды в созвездии Близнецов, заметил объект, который при увеличении 227 крат имел заметный диск. После нескольких недель наблюдений он вычислил параметры орбиты и понял, что объект находится на расстоянии около 2,8 млрд км от Солнца. Первоначально Гершель назвал планету «Звезда Георга» (Georgium Sidus) в честь короля Георга III, однако впоследствии утвердилось название Уран, предложенное немецким астрономом Иоганном Боде. Открытие Урана впервые расширило границы Солнечной системы, известные с античности.

Исследование двойных звёзд

Гершель составил первый каталог двойных звёзд (1782, 1785, 1821), насчитывающий более 800 систем. Он доказал, что многие из них являются физически связанными парами, а не оптическими совпадениями, и что они обращаются вокруг общего центра масс по законам Кеплера. Это стало первым прямым доказательством действия гравитации за пределами Солнечной системы.

Открытие инфракрасного излучения

В 1800 году Гершель провёл серию экспериментов с призмой и термометрами, изучая распределение тепла в солнечном спектре. Он обнаружил, что максимальная температура регистрируется за красной границей видимого спектра, в области, невидимой для глаза. Так было открыто инфракрасное излучение, которое Гершель назвал «калорическими лучами». Это открытие заложило основы спектроскопии и физики теплового излучения.

Звёздная астрономия и космология

Гершель первым предпринял систематическое изучение структуры Млечного Пути. Методом «звёздных черпков» (подсчёта числа звёзд в разных участках неба) он построил модель Галактики в виде сплюснутого диска с Солнцем вблизи центра (1785). Хотя впоследствии выяснилось, что Солнце находится на периферии, метод Гершеля стал основой звёздной статистики. Он также открыл более 2500 туманностей и звёздных скоплений, многие из которых, как позже выяснилось, являются другими галактиками.

Открытие спутников Сатурна и Урана

В 1789 году Гершель открыл шестой и седьмой спутники Сатурна — Энцелад и Мимас. В 1787 году — два спутника Урана: Титанию и Оберон. Он также предполагал существование спутников у Марса, но это предположение не подтвердилось.

Телескопы и оптика

Гершель самостоятельно шлифовал и полировал металлические зеркала из сплава меди и олова (спекулум), добиваясь высокой точности. Его телескопы имели параболическую форму, что минимизировало сферическую аберрацию. Наиболее известные инструменты:

• Рефлектор с фокусным расстоянием 6,1 м (1776) — использовался для открытия Урана.
• «Большой телескоп» (1786) — длина трубы 12,2 м, диаметр зеркала 1,22 м. Несмотря на громоздкость, позволял проводить наблюдения с увеличением до 6000 крат.
• Рефлектор с фокусным расстоянием 3,4 м (1783) — наиболее удобный для регулярных наблюдений.

Признание и наследие

• Член Лондонского королевского общества (1781).
• Рыцарь Королевского Ганноверского ордена (1816).
• Первый президент Королевского астрономического общества (1820—1822).
• Его именем названы кратер на Луне, кратер на Марсе, астероид (2000) Гершель, а также телескоп «Гершель» (Европейское космическое агентство, 2009—2013).
• В честь Уильяма Гершеля назван один из типов телескопов — «рефлектор Гершеля» (с наклонным главным зеркалом).

Интересные факты

• Гершель до конца жизни сохранял немецкий акцент, хотя писал и говорил на английском.
• Он был плодовитым композитором: написал 24 симфонии, 12 концертов для гобоя, 6 сонат для скрипки и другие произведения.
• В 1781 году король Георг III присвоил Гершелю звание «Королевский астроном» (не путать с должностью Королевского астронома, которую занимал Невил Маскелайн).
• Гершель считал, что на Солнце существует жизнь, и что оно окружено плотной атмосферой.
• Его сестра Каролина Гершель (1750—1848) была его ассистентом и сама стала известным астрономом, открывшей несколько комет и туманностей.

Критика и ошибки

• Модель Галактики Гершеля (1785) оказалась неверной: Солнце не находится в центре Млечного Пути, а расположено на его окраине.
• Гершель ошибочно полагал, что все туманности состоят из звёзд, и не признавал существования внегалактических туманностей.
• Его «Большой телескоп» был малоэффективен из-за сложности наведения и быстрого потускнения зеркала.

Источники

• Гершель У. «Исследование неба» (On the Construction of the Heavens, 1785).
• Хокинс С. «Уильям Гершель: открыватель небес» (William Herschel: Discoverer of the Heavens, 2018).
• Кларк Д. «Великие астрономы» (The Great Astronomers, 1901).
• Архив Королевского астрономического общества (Лондон).
• Статья «Уильям Гершель» в энциклопедии «Британника» (Encyclopaedia Britannica, 2023).