Приключения на меридиане

Имя Франсуа Араго присутствует среди отлитых в металле под балконом Эйфелевой башни 72 имен самых выдающихся французских инженеров и ученых: физиков, химиков, биологов, математиков, астрономов, геологов, антропологов, физиологов, географов, минералогов, изобретателей — словом, «настоящих архитекторов научного прогресса Франции», как называют их французские историки науки.
Главным достижением Араго в этом научном прогрессе считается измерение им дуги Парижского меридиана.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

Парижский меридиан

То, что Земля круглая, знали еще в античные времена и тогда же пробовали ее измерить, причем не только из чистого интереса, но и с сугубо практической целью, как это ни смешно звучит, сделать глобус. Или, на худой конец, карту, и нарисовать на ней сушу, моря, на суше горы, реки, города, а в морях острова, чтобы точно знать расстояния между ними и понимать, насколько они велики или малы по сравнению с размером человека. То есть покрыть земной шар сеткой географических координат, а попутно создать точную и постоянную единицу измерения расстояний, не зависящую от длины стопы человека, размера его руки до локтя или расстояния между кончиками пальцев его расставленных в стороны рук.

Считается, что первым успеха в этом важном деле добился в III веке до н. э. Эратосфен из Кирены, который по длине тени вертикального шеста в полдень летнего солнцестояния в Александрии и Асуане, расположенных на одном и том же меридиане, определил разницу угла падения солнечных лучей примерно в 7,2 градуса, то есть 1/50 окружности (360 градусов). Далее, зная, что расстояние между эти двумя городами 5 тыс. стадиев, оставалось решить геометрическую задачу и получить длину окружности Земли. По Эратосфену, она равнялась 250 тыс. стадиев, или 40 338 км. По современным измерениям окружность Земли по меридиану — 40 008 км.

На самом деле Александрия находится не на одном меридиане с Асуаном, а на 3 градуса западнее, а Асуан — на 1 градус севернее тропика Рака, то есть в полдень тень от шеста там не исчезает совсем. Эти ошибки компенсировали друг друга, но стало это известно только в XX веке. А во времена д’Артаньяна, когда европейская наука достигла уровня Эратосфена, французские ученые решили для тех же целей продолжить измерение дуги меридиана и сделать это точнее, чем Эратосфен. За нулевой меридиан они, естественно, приняли условную линию долготы, проходившую через Париж, как Эратосфен, живший в Птолемеевом Египте, принял за точку отсчета долгот земного шара его столицу Александрию (кстати, лат. meridiem означает «полдень»).

Король Людовик XIV дал разрешение ученым Французской академии наук, основанной им в 1666 году, построить обсерваторию, и 22 июня 1667 года, в день летнего солнцестояния, академики обозначили периметр выделенного им участка на левом берегу Сены, условившись, что парижский меридиан делит его ровно пополам. Для большей точности измерения расстояния французские ученые применяли уже методы триангуляции, тогда как во времена Эратосфена большие расстояния меряли шагами специальные люди — бематисты. Они могли заодно катить перед собой откалиброванное колесо — одомер.

С 1684 по 1718 год топографы отец и сын Кассини, которые по очереди были директорами Парижской обсерватории, измерили дугу Парижского меридиана на севере до Дюнкерка и на юге до Коллиура, на востоке Пиренеев, самого южного города Франции, находящегося в 20 км от Перпиньяна, где в 1786 году родился Араго. В 1740 году третий по счету Кассини, внук первого и сын второго и тоже директор Парижской обсерватории, опубликовал отчет о повторном измерении дуги Парижского меридиана от Дюнкерка до Коллиура. А попутно в конце 1730-х годов в Лапландию и в Эквадор были отправлены две экспедиции Французской академии наук для измерения дуг меридиана близ полярного круга и экватора. Первая измерила дугу примерно в 1 градус (111 км), что позволило ее руководителю Мопертюи математически доказать предсказание Ньютона о том, что земной шара сплюснут у полюсов. Вторая экспедиция измерила долготную дугу в 3 градуса на экваторе.

В 1792–1799 годах экспедиция Жана Деламбра и Пьера Мешена заново измеряла дугу Парижского меридиана между колокольней в Дюнкерке и крепостью в Киллиуре и продлила ее к югу до Барселоны. Этот участок должен был стать основой для определения длины полумеридиана от Северного полюса до экватора с учетом экваториальной выпуклости и полюсной приплюснутости. Десятимиллионная часть длины полумеридиана и должна была стать новой единицей измерения длины — метром. В 1806–1808 годах Жан-Батист Био и Франсуа Араго продлили дугу Парижского меридиана на юг на 300 км — до широты Балеарских островов, а точнее самого южного из Балеарских островов — Форментеры. И наконец, в конце 1810-х годов Био и Араго продлили дугу Парижского меридиана еще на 1000 км, только теперь к северу — до широты Шетландских островов.

Итогом их измерений дуги Парижского меридиана стал четвертый том опубликованного в 1806 году трехтомника Деламбра и Мешена «Основа десятичной метрической системы, или Измерение дуги меридиана между параллелями Дюнкерка и Барселоны, выполненное в 1792 году и в последующие годы». Сам же эталонный метр из платины, равный одной 40-миллионной части Парижского меридиана, в 1799 году был помещен в Национальный архив Франции, и том же году метр как мера длины был введен в республике законом.

Девять километров Араго в Париже

В 1994 году в Париже по прямой линии, проходящей через Парижскую обсерваторию, Люксембургский сад, площадку со стеклянной пирамидой Лувра и далее на север и юг, на мостовой, столбиках, зданиях, появились бронзовые медальоны общим числом 135 штук. Они были 12 см диаметром и с одним отлитым на них в бронзе словом — ARAGO. Двигаясь от одного медальону к другому, можно совершить прогулку по Парижскому меридиану длиной 9,2 км.

Почему на медальонах была одна фамилия Араго? Почему именно он в одиночку должен ассоциироваться с парижским меридианом, бывшим, кстати, нулевым меридианом на всех картах и глобусах мира до 1884 года, когда его в этой роли заменил гринвичский меридиан? Ведь гораздо больше оснований было быть на этих медальонах именам Кассини, Деламбра, Мешена, Био, которые внесли в измерение дуги парижского меридиана несравненно больший вклад. Не говоря уже о Жане Пикаре, астрономе и священнике, который еще в XVII веке первым измерил дугу парижского меридиана длиной 120 км, причем начало его дуга брала как раз в Париже, во дворе только что основанной там обсерватории. И потом на основании своих измерений Пикар довольно точно вычислил размер Земли, его цифры окружности и радиуса Земли использовал Ньютон при разработке своей теории всемирного тяготения. И наконец, если инициаторы мощения парижских улиц медальонами Араго сочли, что тот заслуживает этого больше других, потому что именно он закончил полуторавековое измерение парижского меридиана, то Араго сделал это вместе с Био, причем будучи у того на подхвате.

Ответ на все эти вопросы, можно найти в автобиографии Араго под названием «Histoire de ma jeunesse» («История моей юности»), написанной им в последние годы жизни, когда он был постоянным секретарем Французской академии наук, директором Парижской обсерватории и уже побывал депутатом Национального собрания и даже недолго главой французского правительства, и опубликованной в 1854 году, через год после его кончины. Автобиография Араго весьма интересная, не менее захватывающая, чем романы Дюма-отца. Она свободно доступна в интернете, правда, только в оригинале на французском языке и в переводе на английский.

Сын революционера

Начинается история юности Араго так: «Я родился 26 февраля 1786 года в коммуне Эстажель, в древней провинции Руссильон (департамент Восточные Пиренеи). Мой отец, лиценциат права, владел небольшим участком пахотной земли, виноградниками и оливковыми плантациями, доход от которых обеспечивал его многочисленную семью. Таким образом, в 1789 году мне было три года, в 1790-м — четыре, в 1791-м — пять, в 1792-м — шесть, в 1793-м — семь и т. д., и читатель сам может судить о том, действительно ли я, как было сказано и даже напечатано, приложил руку к крайностям нашей первой революции».

Участок пахотной земли у отца Араго, наверное, был действительно небольшим, чего нельзя сказать о его виноградниках и оливковых плантациях: в своей коммуне он был одним из самых крупных землевладельцев. И к крайностям революции он имел самое непосредственное отношение. Сразу после штурма Бастилии в Париже стал мэром кантона Эстажель, потом председателем местной директории (правительства), а в 1793 году, когда его сыну Франсуа было семь лет, командовал в департаменте Национальной гвардией. И только после Термидорианского переворота и казни в Париже главных якобинцев в 1794 году Араго-старший подуспокоился, стал казначеем Перпиньянского монетного двора и пребывал в этой должности до конца жизни. Так что его сын Франсуа рос в весьма революционной семье.

На границе с Испанией, проходившей по Пиренейскому хребту, в 1790-е годы всегда было много французских солдат, и, будучи подростком, Франсуа Араго, гуляя по крепостной стене родного города Перпиньяна, однажды встретил офицера инженерных войск, который руководил работами по ее ремонту. «Этот офицер, месье Крессак, был очень молод,— писал Араго в автобиографии.— Я осмелился подойти к нему и спросить, как ему удалось так быстро получить эполеты. “Я из Политехнической школы”,— ответил он. <…> Я сразу же побежал в библиотеку и там впервые прочитал программу, определяющую требования к знаниям кандидатов в эту школу. С этого момента я бросил занятия в моей школе, где меня учили восхищаться Корнелем, Расином, Лафонтеном, Мольером,— я посещал только математический курс. Этот курс вел отставной священнослужитель, аббат Вердье, очень почтенный человек, но его познания не шли дальше элементарной математики. <…> Поэтому я решил самостоятельно изучить новейшие труды, которые заказал в Париже. Это были работы Лежандра, Лакруа и Гарнье. Изучая эти труды, я часто сталкивался с трудностями, которые были мне не по силам. К счастью, в Эстажеле жил господин Рейналь, который занимался высшей математикой в качестве хобби. Этот превосходный человек часто давал мне полезные советы. Таким образом за полтора года я освоил все предметы, входящие в программу вступительных экзаменов».

В 1803 году Араго поступил в Париже в Политехническую школу, а год спустя по рекомендации Пуассона получил место секретаря в Парижской обсерватории, где в том же 1804 году он познакомился с Лапласом, а тот, в свою очередь, познакомил его с Био, которому Бюро долгот поручило завершить меридиональные измерения в Испании, начатые там Деламбром и Мешеном и прерванные смертью Мешена в 1804 году. В 1806 году Био, взяв с собой Араго, отправился на побережье Каталонии и Валенсии. Закончив там съемку парижского меридиана, они в самом начале 1808 года перебрались на Балеарские острова, самый южный из которых — остров Ферментера — распложен на 38-м градусе северной широты.

Некролог Араго

«Мы отправились на Форментеру, южную оконечность нашей дуги, где мы определили широту. После этого мсье Био покинул меня, чтобы вернуться в Париж, а я занялся геодезической съемкой островов от Майорки до Ибицы и Форментеры, получив таким образом с помощью одного треугольника величину дуги параллели в полтора градуса,— так Араго объяснил свою задержку в Испании, где уже росло возмущение народа оккупацией Мадрида наполеоновскими войсками при полном бездействии испанских властей.— Затем я отправился на Майорку, чтобы измерить там широту и азимут. В то время политическое брожение, вызванное вторжением французов в Испанию, начало распространяться по всему Пиренейскому полуострову и зависимым от него островам. Каждый вечер на площади Пальмы, столицы острова Майорка, я видел, как на каретах везли горящие чучела. <…> Тогда я был далек от подозрения, что скоро придет моя очередь. Мой участок на Майорке, на очень высокой горе Галацо, был расположен точно над портом. Среди населения распространился слух, что я обосновался там, чтобы способствовать прибытию французской армии, и что каждый вечер я подавал сигналы».

К счастью, владелец судна под названием «Мистик», которое испанское правительство выделило в распоряжение Био и Араго, предупредил его, что к нему идет разъяренная толпа, и принес ему местный костюм, чтобы переодеться. «По пути в Пальму в сопровождении этого храброго моряка мы встретили бунтовщиков, которые шли меня искать. Они меня не узнали, потому что я прекрасно говорил на майоркинском»,— продолжал свой рассказ Араго. Ночью он поднялся на борт «Мистика», где его капитан попытался спрятать Араго в сундуке. «Но сундук был таким маленьким, что мои ноги торчали наружу, а крышку нельзя было закрыть. Я прекрасно понимал, что это значит, и попросил, чтобы меня взяли под стражу и заперли в Бельверском замке. <…> Меня заметили, бросились в погоню, и я не без труда добрался до Бельвера целым и невредимым. Правда, по пути я получил легкую рану от кинжала в бедро. Часто можно было видеть, как заключенные со всех ног бежали из своих тюремных камер. Возможно, я был первым, кто поступил наоборот. Это произошло 1 или 2 июня 1808 года»,— писал Араго.

В тюрьме на Балеарских островах он провел почти два месяца и сумел уговорить своих тюремщиков отправить его на рыбацкой лодке в Алжир. После пяти дней в открытом море он добрался туда. Там пересел на судно, направлявшееся в Марсель, но оно было захвачено испанским военным кораблем. Араго высадили в испанском городе Росас, по иронии судьбы находившегося всего в 40 км от его родного Перпиньяна, и заперли там в ветряной мельнице, а когда к Росасу пошли французские войска, всех заключенных французов перевезли южнее, в тюрьму города Паламоса. Там его нашел один из двух комиссаров, приставленных испанским правительством к Био и Араго еще в 1806 году и сопровождавших их в течение всей экспедиции до конца 1807 года, когда они собрались на Балеарские острова.

Этот комиссар по имени Родригес снабжал Араго в тюрьме передачами и свежей местной прессой. В ней Араго прочитал, как испанцы в Валенсии устроили корриду на французов, проживавших в этом городе, и тореадоры перебили на арене 350 человек. А потом ему попалась более интересная заметка. «Relacion de la ahorcadura del senor Arago e del senor Berthemie» — буквально «Отчет о казни господина Араго и господина Бертемии». В этом отчете о двух казненных говорится в совершенно разных выражениях. Господин Бертемия был гугенотом, он не внял ни одному увещеванию, он плюнул в лицо присутствовавшему при этом священнослужителю и даже в изображение Христа. «Что касается меня, то я вел себя очень прилично и позволил себя повесить, не вызвав никакого скандала,— писал об этой новости в испанских СМИ Араго.— “Раз уж они говорят о моей смерти,— сказал я своему другу Родригесу,— ждать осталось недолго. Я предпочту утонуть, чем быть повешенным. Я сбегу из этой крепости, а ты найдешь для меня способ”».

Два дея

Родригес такой способ нашел через французского консула в Алжире. По требованию алжирского дея его подданного Араго (Араго в плену назвался другим именем) вместе с другими алжирцами освободили и отправили в Марсель. Но на этот раз шторм и сильный северный ветер — мистраль — отнес судно к африканскому побережью в районе города Беджаи, что находился в 150 км от Алжира и, соответственно, дея. Здесь жили кабилы, не очень-то подчинявшиеся дею.

«В Беджаи мы высадились 5 декабря 1808 года и улеглись спать в достойном укрытии под красивым названием “караван-сарай”,— писал Араго.— Когда взошло солнце, крики “Руми! Румия!” предупредили нас, что нас обнаружили. Моряк Мехмет, с которым мы были в Паламосе, в мрачном настроении вошел в помещение, где мы были, и дал нам понять, что крики “Руми!”, раздававшиеся в таких обстоятельствах, были равносильны смертному приговору. “Подождите,— сказал он,— сейчас я... Мне пришло в голову, как вас спасти”». Через несколько минут вошел Мехмет, сказал, что его план удался, и пригласил меня присоединиться к кабилам, которые собирались помолиться.

«Руми! Румия!» означало «Христианин! Христиане!». Араго вышел из караван-сарая и поклонился на восток. «Я в точности повторял жесты, которые видел вокруг себя, произнося священные слова: “Ля иляха илля Ллах! Мухаммед расуль Аллах”. Это была сцена из “Буржуазного джентльмена” Мольера, которую я часто видел в исполнении Дюгазона, с той лишь разницей, что на этот раз это не заставило меня рассмеяться,— писал Араго.— Мехмет спас нас от неминуемой смерти. “Вы угадали,— сказал он кабилам,— в караван-сарае есть двое христиан, но в душе они магометане и едут в Алжир, чтобы муфтий принял их в нашу святую веру. Я сам был рабом у христиан, и это они выкупили меня за свои деньги”.— “Во имя Аллаха!” — воскликнули кабилы в один голос...

25 декабря 1808 года мы подъехали к Алжиру. По прибытии мы узнали, что дей, которому мы обязаны своим первым спасением, был обезглавлен. Стража дворца, мимо которого мы проходили, остановила нас и спросила, откуда мы. Мы ответили, что прибыли из Беджаи по суше. “Это невозможно! — воскликнули все янычары разом.— Сам дей не осмелился бы отправиться в такое путешествие!” — “Мы признаем, что совершили большую оплошность, мы бы не стали повторять этот поступок даже ради миллионов, но то, что мы только что заявили,— чистая правда»,— ответили мы».

Новый дей дал разрешение Араго на отъезд только в июне 1809 года, и на этот раз он без приключений 2 июля прибыл в Марсель и отбыл там в карантине положенный срок. «В наши дни из Алжира в Марсель можно добраться за четыре дня; у меня же на это ушло 11 месяцев. Правда, кое-где мне приходилось задерживаться не по своей воле,— писал он в автобиографии.— Мои письма, отправленные из марсельского лазарета, родственники и друзья восприняли как свидетельство моего воскрешения, ведь долгое время они считали меня покойником. Один великий геометр даже предложил Бюро долгот больше не выплачивать мое содержание моему уполномоченному представителю, что кажется еще более жестоким, поскольку этим представителем был мой отец. <...> Выйдя из карантина, я сразу же отправился в Перпиньян к своей семье, где моя мать, самая благородная и набожная из женщин, заказала множество месс в честь моего возвращения, как делала и раньше, молясь за упокой моей души, когда думала, что я пал от кинжалов испанцев. Но вскоре я покинул родной город, чтобы вернуться в Париж. <...> Я передал в Бюро долгот и Академию наук свои наблюдения, которые мне удалось сохранить, несмотря на все опасности и невзгоды моего долгого путешествия. Через несколько дней после прибытия в Париж, 18 сентября 1809 года, я был избран академиком. <...> Мне тогда было 23 года».

Экспериментатор и изобретатель

Надо сказать, что Араго не был самым молодым академиком того времени. Рекорд принадлежал Жаку Кассини, второму по счету из династии Кассини, ставшему академиком в 17 лет. Потом Араго в числе других членов Института Франции (Французской академии наук) был представлен Наполеону. Читая автобиографию Араго, трудно не заметить его нескрываемое презрение к Бонапарту, который, узнав о заслугах Араго в измерении меридиана, «несомненно, решил, что перед ним либо глупец, либо слабоумный», а потом довел до слез Ламарка, сказав, что тот своими трудами позорит свою старость.

Видно, сказалось революционное детство Араго. Оно же, вероятно, подтолкнуло Араго в зрелом возрасте отставить в сторону науку и вплотную заняться политикой. Но до этого, после завершения эпопеи с меридианом, в нем проснулся талант экспериментатора и изобретателя, особенно в оптике, гальванизме и магнетизме. Перечислять его достижения в этих областях физики можно долго. Но достаточно, наверное, сказать, что его crux experimentorum (перекрестные опыты) по оптике легли в основу волновой теории света.

Тем не менее главным его достижением считается измерение парижского меридиана. И пусть с точки зрения науки гораздо больший вклад в это внесли другие ученые, астрономы и геодезисты, для неученого народа, то есть для подавляющего большинства, главным измерителем главного меридиана благодаря своим приключениям на нем был и остается Жан Франсуа Доминик Араго.

Ася Петухова