Науково-популярні статті з різних галузей астрономії

Дослідник фігури Місяця

(до 80-річчя від дня народження І. В. Гаврилова)

В. С. Кислюк

доктор фізико-математичних наук, професор

Головна астрономічна обсерваторія НАН України

У 2008 р. минає 80 років від дня народження видатного астронома, якого вважають одним з першопрохідців астрометричної науки в Головній астрономічній обсерваторії (ГАО) НАН України, доктора фізико-математичних наук Ігоря Володимировича Гаврилова. В історію астрономічної науки він увійшов як «корифей вітчизняної селенодезії».

І. В. Гаврилов народився 17 травня 1928 р. в містечку Рубежевичі Барановицької області в Білорусі. У 1947 р. він закінчив Вільнюський індустріальний політехнікум за фахом «Промислове та цивільне будівництво», а 1952р. — астрономічне відділення фізико-математичного факультету Вільнюського університету. Після закінчення університету дістав направлення на роботу в польську середню школу в литовському місті Ново-Вільня для викладання математики та фізики. І хто знає, як би склалося життя І. В. Гаврилова, якби не виробнича практика, яку він, студент 5-го курсу Вільнюського держуніверситету, з 4 серпня до 28 вересня 1951 р. проходив у ГАО. Ця практика і визначила його дальшу долю.

У той час у ГАО тільки-но розпочиналася робота на 16-дюймовому подвійному довгофокусному астрографі (ПДА) Тепфера—Штейнгеля. І. В. Гаврилов з притаманною йому акуратністю і старанністю поставився до робіт, пов’язаних зі «становленням на ноги» великого астрографа, як тоді ще називали ПДА. Але найкраще про це свідчить характеристика, якої студент 5-го курсу І. В. Гаврилов був удостоєний після закінчення виробничої практики. Наведімо витяг з характеристики (її підписали О. Я. Орлов і І. Г. Колчинський): «...Брав активну участь у роботі з визначення сталих установки великого 400-мм астрографа Обсерваторії, а також з юстирування об’єктива і касетної частини. Він детально розібрався в будові годинникового механізму й електричній схемі керування астрографом і опанував техніку роботи на ньому. Крім астрографа тов. Гаврилов ознайомився з будовою і спостереженнями на вертикальному крузі Обсерваторії, на подвійній короткофокусній камері та з роботою мікрофотометра ... виявив себе тямущим, здібним студентом. Виявлена ним ініціатива була корисною в деяких питаннях регулювання великого астрографа і засвідчила, що тов. Гаврилов має схильність до самостійної науково-дослідницької роботи. Варто також відзначити працелюбність і дисциплінованість тов. Гаврилова». (Архів ГАО, «Гаврилов», с. 9).

Схильність І. В. Гаврилова до науково-дослідницької роботи помітив також А. О. Яковкін, який наприкінці 1953 р. обґрунтовано звернувся (уже як директор ГАО) до директора Ново-Вільнянської середньої школи з проханням увільнити І. В. Гаврилова від роботи в школі та направити його для постійної роботи в ГАО. Клопотання було задовільнене. Першого січня 1954 р. І. В. Гаврилов став науковим співробітником ГАО: був молодшим (1954—1962), старшим (1962—1976), а відтак — завідувачем відділу фотографічної астрометрії (1976—1982). Захистив кандидатську (1961) та докторську (1975) дисертації.

У ніч з 22 на 23 березня 1954 р. І. В. Гаврилов розпочав фотографічні спостереження на великому астрографі ГАО, здобувши свою першу фотопластинку (це був знімок малої планети Паллада). Дуже швидко він став одним з найактивніших і найпродуктивніших астрономів-спостерігачів на цьому телескопі. Астрономічні спостереження Ігор Володимирович виконував захоплено, приділяв проведенню їх особливу увагу. Достатньо відзначити, що близько 25% публікацій І. В. Гаврилова так чи інакше пов’язані з його власними спостереженнями. З великим ентузіазмом він спостерігав комети, великі та малі планети, окремі деталі місячної поверхні, покриття зір Місяцем й інші цікаві астрономічні явища, не кажучи вже про фотографування ділянок зоряного неба за спеціальними програмами.

Згодом Ігор Володимирович основну увагу зосередив на виконанні спеціальних фотографічних спостережень Місяця для вивчення його фігури, що в майбутньому стало основою його наукової діяльності. Формування цього напряму досліджень у ГАО відбувалося під впливом ідей А. О. Яковкіна. У той час дослідження фігури Місяця зводилося до того, що вивчали профілі його крайової зони, видимі із Землі. Тому ранній цикл наукових праць І. В. Гаврилова, який завершився кандидатською дисертацією, відображає вплив ідей А. О. Яковкіна. Проте в цьому циклі досліджень виявився індивідуальний, притаманний лише Ігореві Володимировичу, підхід до розв’язання проблеми.

У той час, коли І. В. Гаврилов виконував свої дослідження в згаданому напрямі (1956— 1964), уже було достовірно відомо, що центри найімовірніших кіл, які апроксимують місячний край за різних лібрацій, не збігаються з проекцією центра мас Місяця на картинну площину. Більше того, згідно з моделлю, запропонованою А. О. Яковкіним, фігуру крайової зони Місяця зображали складеною з двох частин: з півкола — для північної частини та з півеліпса — для південної. Тобто в південній частині крайова зона ніби мала своєрідний виступ («борода Яковкіна»), величина якого залежить від оптичної лібрації Місяця в широті (лібраційний ефект).

І. В. Гаврилов став одним з перших дослідників, хто застосував фотографічні спостереження Місяця для вивчення фігури його крайової зони (раніше це робили за допомогою меридіанних і геліометричних вимірювань). Обробивши понад сотню фотознімків Місяця, Ігор Володимирович дістав кількісні значення згаданого лібраційного ефекту. Одне з основних досягнень цього циклу праць І. В. Гаврилова зводилось до висновку, що крім лібраційного ефекту в радіусі Місяця є також лібраційний ефект в положенні центра його фігури. Він переконливо показав асиметрію місячного диска як відносно екватора, так і відносно осі обертання, а також залежність положення центра фігури відносно центра мас від оптичної лібрації в широті.

Висновок І. В. Гаврилова зводився до того, що ця залежність віддзеркалює не лише вплив лібраційного ефекту в радіусі, але й дійсні незбіги центра геометричної фігури Місяця та його центра мас. Ці дослідження дали змогу визначити висоти приблизно 3000 точок місячного краю (лімба) відносно загального барицентричного нульового рівня. Однак ученого не задовольнив цей результат, який також не був позбавлений недоліку, притаманного всім тодішнім працям з вивчення рельєфу крайової зони Місяця, а саме: висоти точок краю за різних лібрацій віднесено до найімовірніших кіл, центри яких не проектуються в одну й ту ж точку в тілі Місяця, а тим більше — у центр мас Місяця.

Тоді в Ігоря Володимировича народилась ідея відносити висоти точок краю до єдиної координатної системи, яку задавав би опорний селенодезичний каталог. Проте таких каталогів тоді ще не було. Цю ідею реалізувала дещо пізніше у своїй кандидатській дисертації А. С. Дума, яка визначила абсолютні висоти 960 точок краю у системі створеного в ГАО під керівництвом І. В. Гаврилова каталогу 2580 базисних точок видимого боку Місяця.

Варто звернути увагу на ще один момент у циклі досліджень крайової зони Місяця. Для опису фігури місячного краю пропонували різні моделі: коло, еліпс і навіть завиток Паскаля. У невеликій праці І. В. Гаврилов та А. М. Кур’янова переконливо показали, що зображання фігури місячного диска як еліпс, а тим більше — як складніша крива є формальним. Найзручніше фігуру місячного краю описувати все-таки найімовірнішим колом. Це твердження, проте, потребує застереження. Воно правильне лише для наземних телескопічних знімків Місяця. Якщо ж розглядати знімки Місяця, здобуті за допомогою короткофокусних камер з космічних апаратів (наприклад, серії «Зонд»), то навіть у разі незначних нахилів оптичної осі камери до місцевої вертикалі край Місяця зобразиться еліпсом, який і слід уважати найвірогіднішою кривою.

Дослідження цього циклу І. В. Гаврилов узагальнив у кандидатській дисертації «Дослідження фігури крайової зони Місяця», яку він успішно захистив у 1960 р.

Початок 60-х рр. XX ст. ознаменувався активними дослідженнями Місяця за допомогою космічних апаратів (КА). Після перших уцалих космічних експериментів 1959 р. — обліт Місяця («Луна-1»), жорстка посадка на його поверхню («Луна-2») та фотографування зворотного боку нашого супутника («Луна-3») — розпочалася підготовка до здійснення м’якої посадки на Місяць, як одного з основних елементів майбутніх космічних місій (утому числі й пілотованих). Розв’язання низки теоретичних і практичних питань, пов’язаних з вивченням і освоєнням Місяця за допомогою КА, зумовило потребу створити на місячній поверхні мережу так званих селенодезичних опорних точок з відомими просторовими координатами. Вузлові точки цієї мережі (репери) дають змогу закріпити в тілі Місяця селенодезичну (на зразок земної геодезичної) координатну систему, яка слугує математичною основою під час складання карт місячної поверхні та яку використовують для вивчення геометричної і динамічної фігур Місяця. Крім того, така мережа потрібна, щоб ототожнювати й вивчати тисячі фотографій ділянок місячної поверхні, які передає КА.

Уперше в колишньому Радянському Союзі робота зі створення селенодезичної мережі опорних точок на всій поверхні видимого боку Місяця розпочалася 1961 р. саме в ГАО під керівництвом I. В. Гаврилова. Він організував визначення координат кратерів й інших об’єктів місячної поверхні на основі точних вимірювань знімків Місяця, здобутих у Голосієві та в Пулкові. Ця діяльність виявилася дуже своєчасною у зв’язку з початком космічної ери вивчення Місяця та підготовкою до здійснення програм дальших активних досліджень Селени за допомогою як КА, так і пілотованих космічних місій. І. В. Гаврилов очолив групу перших селенодезистів (спеціалістів «нової професії віку», як писала «Рабочая газета» 4 жовтня 1964 р.). Аналогічні роботи з місячної «тріангуляції» стали з’являтися в інших установах колишнього СРСР лише років через десять, коли дослідження Місяця за допомогою КА досягай свого апогею.

Перший селенодезичний каталог, що містив положення 160 місячних кратерів (автори І. В. Гаврилов, А. С. Дума, В. С. Кислюк, А. М. Кур’янова), ще до його публікації (1965) був переданий у Москву для використання під час підготовки космічних місій серії «Луна-4» — «Луна-9». Ця піонерська робота започаткувала великий цикл селенодезичних досліджень у ГАО, завершальним етапом якого стало визначення положень 4900 об’єктів місячної поверхні. У цій роботі використано дані багатьох селенодезичних каталогів, створених в СРСР, США, Англії, Австрії. Система зведеного каталогу, на відміну від усіх попередніх, була з максимальною, як на той час, точністю віднесена до центра мас Місяця, для чого використано селеноцентричні профілі Місяця, здобуті за допомогою КК серії «Аполлон».

Створені під керівництвом І. В. Гаврилова опорні селенодезичні мережі відіграли значну роль під час підготовки та виконання космічних експериментів з вивчення й освоєння Місяця, їх широко застосовували під час проведення лазерної локації Місяця й для складання місячних карт різного виду та призначення.

Пізніше ця робота ввійшла до циклу досліджень ГАО під назвою «Розробка теорії і практична побудова координатних систем для геодинамічних, селенодезичних і космічних досліджень», який 1983 р. був відзначений Державною премією України в галузі науки і техніки. Серед лауреатів цієї премії був Ігор Володимирович Гаврилов, на жаль, посмертно.

Наприкінці 60-х — початку 70-х рр. XX ст. вся видима півкуля Місяця була багаторазово покрита опорними селенодезичними мережами з відомими тривимірними координатами вузлових точок. Володіючи таким багатим матеріалом і маючи солідний досвід селенодезичних досліджень, І. В. Гаврилов у відносно короткий термін виконав свої основні дослідження з вивчення фігури Місяця. Він побудував вісім варіантів тривісних еліпсоїдів, що найкраще описують фігуру фізичної поверхні Місяця. Цикл досліджень з цього напряму І. В. Гаврилов узагальнив у монографії «Фигура и размеры Луны по астрономическим наблюдениям» (К.: Наукова думка, 1969), а також у докторській дисертації, яку він успішно захистив у Казанському університеті. Його опонентами були відомі вчені Ш. Т. Хабібуллін, А. О. Нефедьєв, Б. Ю. Левін.

У своїй останній праці «Обоснованность гипсометрических карт Луны и планет» (журнал «Геодезия й аэрофотосьемка», №1, 1983) І. В. Гаврилов обгрунтував принципи класифікації й інтерпретації гіпсометричних характеристик планет і їхніх супутників, базуючись на гармонічному аналізі та статистиці висот зовнішніх поверхонь цих тіл. Він запропонував кількісні критерії для таких характеристик: параметри геометричних фігур, мегарельєф, макрорельєф і топорельєф. Цікаву доповідь на цю тему Ігор Володимирович виголосив у травні 1982 р. (менше ніж за півроку до смерті) на нараді «Проблемы картографирования Луны», яка відбулась у Московському інституті інженерів геодезії і картографії. Нараду проводила робоча група «Місяць» (активним членом її тривалий час був І. В. Гаврилов) при Астрономічній раді СРСР.

Згідно зі згаданою класифікацією І. В. Гаврилов розробив схему вивчення мегарельєфа Місяця, яка була реалізована вже після його смерті (И. В. Гаврилов, В. С. Кислюк, В. Й. Белан «Мегарельеф и фигура Луны по данным гармонического анализа высот лунной поверхности», журнал «Кинематика и физика небесных тел», — 1985, 1, №2).

19 жовтня 1982 р. Ігоря Володимировича Гаврилова не стало. Він помер на 55-му році життя, сповнений нових ідей та задумів. Останні роки свого життя І. В. Гаврилов очолював всесоюзну кооперативну програму «Фотографічний огляд північного неба» (ФОН), запропоновану в ГАО. З відповідним планом цих робіт він виступив (разом з авторами програми ФОН І. Г. Колчинським і А. Б. Онегіною) на Колоквіумі № 48 МАС «Мodern Astrometry» (Відень, Австрія, 1978) та на 21-й Астрометричній конференції СРСР. Нещодавно астрометристи ГАО програму ФОН успішно завершили, створивши великий зоряний каталог, що містить координати, власні рухи та деякі фотометричні характеристики понад 2 млн зір північного неба.

Науковий доробок І. В. Гаврилова становить 69 публікацій (серед них — три монографії). Варто відмітити також, що І. В. Гаврилов був прекрасним популяризатором астрономічної науки. Цей святий обов’язок ученого він виконав з честю. Він залишив не так багато — усього 11 науково-популярних публікацій, серед яких дві брошури: «Чому бувають сонячні та місячні затемнення» (Київ, 1957) та «В об’єктиві Місяць» (Київ, 1962). П’ять статей написано литовською мовою, якою І. В. Гаврилов вільно володів.

На зворотному боці Місяця в 500 км на південний захід від Моря Москви є кратер Гаврилов, названий так ще 1970 р. на честь радянського інженера в галузі ракетної техніки О. І. Гаврилова (1884—1955). Міжнародна астрономічна спілка (членом якої був І. В. Гаврилов) у 1985 р. ухвалила рішення — кратер Гаврилов на Місяці вважати названим також на честь українського астронома Гаврилова Ігоря Володимировича.

Джерело: Астрономічний календар 2008