Исследование местной аттракции, существующей около Москвы (1862)
Б.Я. Швейцер
Эта небольшая по объему книжка вскоре после выхода из печати была удостоена золотой медали Русского географического общества и получила мировую известность.
Авантитул книги занимает посвящение «Его Превосходительству господину Управляющему Межевым корпусом Михаилу Николаевичу Муравьеву». В нем профессор астрономии Московского университета Богдан Яковлевич (Каспар Готфрид) Швейцер кратко сформулировал для своего непосредственного начальника результаты проведенного исследования. Сегодня эти результаты непременно назвали бы сенсационными.
«...В моем сочинении я оправдал Ваше доверие и неоспоримо доказал, что в Московской губернии существует необыкновенное отклонение отвеса, производимое замечательно-неравномерным распределением масс большей и меньшей плотности под поверхностью земли, - пишет Швейцер. - В этом отношении исполненные уже нами работы могут служить по крайней мере хорошим началом и доказательством того, что неправильности под поверхностью земли простираются по большой части Московской губернии и, быть может, выходят из ея пределов.»
Строго математическое описание этого феномена, сделанное на основе точных астрономических и геодезических измерений, и позволяет считать Б.Я. Швейцера пионером российской гравиметрии - науки, изучающей гравитационное поле Земли. Но путь в столицу Российской Империи для Швейцера был довольно извилист.
Каспар Готфрид Швейцер родился 10 февраля 1816 года в Цюрихском кантоне Швейцарии в семье пастора. Ничего удивительного, что он поступает на теологический факультет Цюрихского университета. Однако вскоре другая муза, Урания, покровительница астрономии в Древней Греции, завладевает всеми помыслами юного Каспара Готфрида, и в 1839 году он становится студентом Кёнигсбергского университета.
В 1841 году после окончания университета Швейцер переехал в Россию, где стал внештатным астрономом-наблюдателем Пулковской обсерватории. В XIX веке это была лучшая обсерватория в мире, ее даже называли астрономической столицей мира.
Через четыре года Швейцер перебрался в Москву и прожил тут уже всю оставшуюся жизнь. В Москве Швейцер работал в Астрономической обсерватории Московского университета и в созданной под его руководством обсерватории Константиновского Межевого института. В 1856 году Швейцера избрали профессором астрономии Московского университета и назначили директором университетской обсерватории, расположенной на Пресне (обсерватория, кстати, полностью сохранилась и сейчас - это музей). Там он собрал и воспитал целую группу выдающихся астрономов, среди которых были, например, Ф.А. Бредихин и В.К. Цераский.
Что же касается научных работ самого Швейцера, то главное место в них, безусловно, занимают многолетние исследования Московской гравитационной аномалии.
Существенные расхождения значений координат ряда пунктов в Москве и ее окрестностях, определяемых астрономическими и геодезическими методами, обнаружили еще в конце 1830-х годов при геодезической съемке, проводившейся Генштабом. В своей книге Швейцер отмечал, что эти расхождения могут достигать не менее 1000 футов (примерно 300 метров). Обычные погрешности измерений такой результат не объясняли.
Вот что пишет по этому поводу историк астрономии, сотрудник Государственного астрономического института им. П.К. Штернберга Юлий Менцин: «Причиной расхождений является то, что линия отвеса, используемая в геодезических измерениях, не перпендикулярна к поверхности Земли. Дело в том, что если бы Земля была однородным по плотности и идеальным по форме шаром, то известный каждому школьнику вектор ускорения свободного падения g был бы в каждой точке поверхности земли одинаков по величине и направлен по радиусу к ее центру.
Но, во-первых, Земля - не идеальный шар. Во-вторых - и это гораздо существеннее, - Земля далеко не однородна по плотности. В ней есть пустоты, подземные озера или, наоборот, залежи металлов. Благодаря этому g в разных точках будет отличаться как по величине, так и по направлению. Как следствие, линия отвеса и линия нормали к поверхности земли, определяемой при помощи астрономических наблюдений, будут направлены под углом друг к другу».
Швейцер провел большой объем измерений, еще раз проверяя данные Генштаба, сравнивая их со своими. Тщательному, методичному описанию хода этой работы и ее результатам и посвящена его книга. Ее главный итог - карта отклонений отвеса от нормалей к поверхности земли. «Из этой карты видно, что линия нулевых значений отклонения отвеса проходит на 12 км южнее центра Москвы, почти по параллели, - поясняет Менцин. - Симметрично по отношению к этой линии на расстоянии ±12 км от нее проходят линии положительных (к северу) и отрицательных (к югу) максимумов отклонения... Интересно также, что линия максимальных положительных отклонений проходит прямо через центр Москвы. Поэтому одним из первых пунктов, при определении координат которых было обнаружено это различие, стала расположенная в Кремле колокольня Ивана Великого».
Причину обнаруженной аномалии поля тяготения Швейцер предположительно объяснял залежами каменного угля под Москвой. «Я могу касательно этого прибавить только следующее, - пишет Б.Я. Швейцер. - По реке Пахре от Подольска до реки Москвы находятся значительные слои известняка. Подобным же образом на севере от Дмитрова до Клина в направлении почти параллельном предыдущему, говорят, что находятся значительные каменные пласты, тогда как все остальное по большей части должно быть щебнистого строения. [...] Покамест я держусь твердо только того вывода, что менее плотный слой по средине и более плотные слои и не очень толстые слои по сторонам могут произвести совершенно такие явления отклонения отвеса, какие действительно наблюдаются около Москвы».
Геологическая причина московской гравитационной аттракции стала понятна только к середине XX века. Оказывается, десятки миллионов лет назад произошел разлом гигантской кристаллической платформы. Пласты ее сдвинулись и образовалась складка, уходящая в землю на 1,5-2 км. Эта складка проходит по линии Можайск-Ногинск. Длина ее более 200 км, максимальная ширина около 30 км. Северная граница как раз, проходит через центр Москвы. Отсюда - и разность в плотности пород.
Но история с «местной аттракцией, существующей около Москвы» на этом не заканчивается. Мало того, она имела совсем уж экзотическое продолжение.
Результат, который получил Б.Я Швейцер, казалось бы, представлял сугубо академический интерес. Однако судьба бывает весьма прихотлива в плетении своих кружев. Гравиметрические исследования в Москве продолжались и после смерти Б.Я. Швейцера. Одним из ученых, который внес существенный вклад в становление московской школы гравиметрии, стал ученик Ф.А. Бредихина, уроженец г. Орла, профессор Павел Карлович Штернберг (1865-1920). С 1916 по 1920 год он был директором университетской Астрономической обсерватории, той самой - на Пресне. Свои последние наблюдения и измерения Штернберг провел в ходе гравиметрической экспедиции... 5 ноября 1917 года – за два дня до Октябрьской революции. Но тут любопытно другое: еще в 1905 году Штернберг стал членом РСДРП(б); а в подвале обсерватории он хранил оружие и в ноябре 1917 года как член Центрального штаба Красной армии руководил боевыми действиями в Замоскворецком районе. Вот тут-то и пригодились гравиметрические данные - для корректировки работы артиллерии.
Сегодня в холле Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга на Воробьевых горах входящих встречает огромная картина художников В.К. Дмитриевского и Н.Я. Евстигнеева - «П.К. Штернберг руководит обстрелом Кремля в 1917 году». Так что, тут впору говорить не только о Московской гравитационной аномалии, но и о социальной.
Богдан Яковлевич Швейцер (1816-1873) Исследование местной аттракции, существующей около Москвы: Сообщения первое и второе / Москва, в Университетской типографии, 1862. - [6], 116 с.: 4 л. карт., черт.; 22 х 14 см. Тираж не указан.
В составном индивидуальном переплете эпохи. На корешке - тиснением золотом названия и суперэкслибрис - «В.А.».