История географических карт

Королевская академия была любимым детищем Кольбера. Как ученый-любитель, он понимал потенциальную ценность близкого к трону сообщества ученых. С необычайным искусством и, казалось, неограниченными финансовыми возможностями он принялся выводить Францию на ведущие позиции в науке – так же, как она уже занимала их в искусстве и военном деле. Он буквально прочесывал Европу в поисках лучших ученых в каждой области науки. Он направил персональные приглашения таким людям, как Готфрид Вильгельм фон Лейбниц, немецкий философ и математик; Никлаас Хартсукер, голландский натуралист и оптик; Эренфрид фон Чирнгаузен, немецкий математик и изготовитель оптических линз и зеркал; Ян Гевелий, один из лучших европейских астрономов; Винченцо Вивиани, итальянский математик и инженер; Исаак Ньютон, подающий надежды английский математический гений. Он предлагал ученым беспрецедентные пенсионы, превосходившие те, что установил кардинал Ришелье для членов Французской академии, и те, что даровал Карл II членам Лондонского королевского общества. Для исследований существовали дополнительные фонды; тем ученым, которые согласились бы работать в Париже, в окружении самого блестящего двора Европы, были обещаны безопасность и комфорт. Цель Кольбера – сделать Францию ведущей научной державой – была реализована, хотя некоторые из его приглашений были с благодарностью отклонены. Христиан Гюйгенс присоединился к академии в 1666 г. и до 1681 г., когда он вернулся в Голландию, получал пенсион 6000 ливров в год. Датский астроном Оле Рёмер также принял предложение. За этими знаменитостями последовали Марен де ла Шамбр, ставший личным врачом Людовика XIV; химики Самюэль Дюкло и Клод Бурделен; анатомы Жан Пеке и Луи Гэйан; ботаник Никола Маршан.

Несмотря на широкий спектр деятельности академии, основной целью ее основания, по словам его величества, было исправление и улучшение сухопутных и мореходных карт. Решение главных проблем хронологии, географии и навигации, практическое значение которых невозможно было оспорить, зависело от дальнейших астрономических исследований и их практического применения. С этой целью в январе 1667 г. были начаты новые астрономические исследования и дискуссии. В доме возле монастыря кордельеров (францисканцев) временно поселились аббат Жан Пикар, Адриан Озу, Жак Бюо и Христиан Гюйгенс; примыкавший к дому сад они использовали для астрономических наблюдений. Там ученые установили большой квадрант, гигантский секстант и сильно усовершенствованную версию солнечных часов; они провели по саду меридиональную линию. Иногда наблюдения проводились также в садах Лувра. В целом возможностей для астрономических наблюдений было недостаточно, и академики активно ворчали и жаловались.

Еще в 1665 г., перед основанием академии, Озу написал Кольберу страстный меморандум, в котором просил у министра обсерваторию и напоминал, что без нее невозможен прогресс астрономии во Франции. Когда в 1667 г. Кольбер наконец принял решение, а король согласился выделить деньги, события стали развиваться стремительно. Для обсерватории было выбрано место в Фобур-Сен-Жак, далеко за городом, вдали от парижских огней и отвлекающего шума. Кольбер решил, что Парижская обсерватория должна превзойти по красоте и удобству все, что было к тому моменту построено, – даже обсерватории Дании, Англии и Китая; она должна была отразить могущество короля, который все любил делать с размахом. Он пригласил Клода Перро, который разработал проект Лувра со спальнями на 6000 гостей, и рассказал ему, чего хочет он сам и его академия. Здание должно быть просторным; там должно быть достаточно места для лабораторий и жилых помещений для астрономов и их семей.

21 июня 1667 г., в день летнего солнцестояния, члены академии собрались в Фобур-Сен-Жак и с большим торжеством и помпой провели наблюдения с целью «определения» новой обсерватории и проведения через ее центр линии меридиана – линии, которая должна была стать официальным меридианом Парижа. По бокам южного фасада здания обсерватории были выстроены две восьмиугольные башни, причем восемь азимутов были тщательно рассчитаны таким образом, чтобы башни имели не только архитектурное, но и астрономическое значение. Затем, не дожидаясь новых квартир, проживающие при обсерватории члены академии вернулись к работе и атаковали множество нерешенных проблем физики и естественной истории, равно как астрономии и математики. Они сами придумали и изготовили большую часть оборудования для новой обсерватории. Они внесли серьезные усовершенствования в телескоп как астрономический прибор; разрешили механические и физические проблемы, связанные с маятником и его поведением под действием гравитации, чем помогли Гюйгенсу выловить последних «тараканов» в его конструкции маятникового хронометра. Они активно изучали Землю, ее размеры, форму и место во Вселенной; исследовали природу и поведение Луны и других небесных тел; работали над введением единого для всех стран нулевого меридиана – Парижского, проходящего через центр их обсерватории. Они работали над проблемой установления линейной величины градуса долготы, который стал бы универсальной общепринятой константой. При этом Королевская академия наук имела в своем распоряжении немалые материальные ресурсы французского двора и пользовалась личным покровительством Людовика XIV.

Гюйгенс – разносторонний и изобретательный ученый – соорудил, а в 1657 г. довел до совершенства первые надежные маятниковые часы; тем самым он произвел революцию в астрономии и впервые сделал возможным определение долготы. Устройства, показанные на рисунке, и сегодня знакомы каждому часовщику

Зенитный сектор Пикара, используемый для измерения малых углов.

Геодезический квадрант, разработанный Жаном Пикаром, вместо обычной алидады с отверстиями был оборудован телескопическим прицелом

Первым на повестке дня Королевской академии стоял точный метод определения долготы; было очевидно, что, пока такого метода нет, морские и сухопутные карты невозможно серьезно улучшить. Подобно Испании и Нидерландам, Франция тоже была готова вознаградить человека, который сумеет решить эту проблему. В 1667 г. неназванный немецкий изобретатель обратился к Людовику XIV с письмом, в котором утверждалось, что ему удалось решить задачу определения долготы на море. Король без промедления – невиданное дело – выдал ему патент на изобретение и выплатил 60 000 ливров наличными. Мало того, его величество принял на себя обязательство выплачивать изобретателю 8000 ливров в год (Гюйгенс получал 6000!) пожизненно и платить по четыре су с каждой тонны груза, перевезенного на судне, где будет использоваться новый прибор; он оставил за собой лишь право прекратить выплаты по достижении суммы в 100 000 ливров. Все эти блага его величество готов был даровать, но при одном условии: изобретатель должен продемонстрировать свое изобретение в присутствии Кольбера, Абрахама Дюкена, главнокомандующего военно-морскими силами его величества и господ Гюйгенса, Каркави, Роберваля, Пикара и Озу из Королевской академии наук.

Изобретение оказалось всего лишь вариацией на старую тему – хитроумной комбинацией водяного колеса и одометра, которые предполагалось разместить в специальном отверстии, просверленном в киле корабля. Движение воды под килем должно было вращать водяное колесо, а одометр фиксировал расстояние, пройденное судном за определенный период времени. Изобретатель утверждал также, что некое таинственное устройство, известное ему одному, позволит его изобретению делать верные поправки на приливы и течения; он утверждал, что изобрел идеальное и совершенное решение проблемы долготы. Королевские экзаменаторы изучили аппарат, похвалили автора за изобретательность, а затем передали королю письменный отчет. Среди прочего они бесстрастно указывали, что, если судно движется вместе с течением, оно может оставаться почти неподвижным относительно воды под килем. Оно способно пройти так немалое расстояние по долготе, а водяное колесо останется почти неподвижным. С другой стороны, если судно идет навстречу течению, то одометр может показать значительное продвижение, а на самом деле судно будет оставаться практически на месте. Немецкий изобретатель покинул Париж, став богаче на 60 000 ливров, а члены Королевской академии вернулись к работе.

В 1669 г., после трех лет исследований, ученые Королевской академии собрали значительный объем данных о небесных телах и изучили все без исключения методы определения долготы, которые когда-либо предлагались. Измерение лунных расстояний от звезд и Солнца они сочли непрактичным, так как этот метод подразумевал сложные математические вычисления. Лунные затмения, возможно, вполне годились на эту роль, только происходили они редко и длились подолгу, что многократно увеличивало вероятность ошибки со стороны наблюдателя. Более того, в море использовать лунные затмения было совершенно невозможно. Пробовали воспользоваться и прохождением Луны через меридиан, но без особого успеха. Астрономам нужно было небесное тело, которое находилось бы на таком расстоянии от Земли, что выглядело бы одинаково из любой ее точки. Оно должно было также двигаться предсказуемым образом – причем предсказуемым надолго вперед – и при этом демонстрировать наблюдателю изменяющуюся картину, которую можно одновременно наблюдать из разных точек. Таким небесным телом мог стать Юпитер, четыре спутника которого, открытые Галилеем, привлекали пристальное внимание ученых. Когда Юпитер начали всерьез рассматривать как возможное решение проблемы долготы, вспомнили работу некоего итальянца по имени Кассини, опубликованную в 1668 г. Пока члены академии продолжали изучать спутники Юпитера и прикидывать, не удастся ли использовать их частые затмения для определения долготы, Кольбер занялся другой проблемой. Он решил заманить Кассини в Париж.

Джованни Доменико Кассини был сыном итальянского дворянина. Он родился 8 июня 1625 г. в деревне Перинальдо в графстве Ницца. Начальное образование мальчик получил дома, а затем отправился изучать теологию и право в иезуитском коллеже в Генуе, который и закончил с отличием. Он очень полюбил книги и однажды, копаясь в библиотеке, наткнулся на книгу по астрологии. Эта работа его позабавила; изучив ее, Кассини начал развлекать друзей предсказаниями грядущих событий. Феноменальный успех на поприще астрологии и интеллектуальная честность заставили его с большим подозрением отнестись к обнаружившемуся столь неожиданно новому таланту; вскоре он оставил астрологические фокусы ради изучения куда менее зрелищной астрономии. Молодой человек продвигался так стремительно и проявил такие способности, что в 1650 г., в возрасте двадцати пяти лет, сенат Болоньи выбрал его кандидатуру на первую кафедру астрономии Болонского университета, вакантную после смерти знаменитого математика Бонавентуры Кавальери. Сенат не пожалел о своем выборе.

Одной из первых обязанностей Кассини стало научное консультирование церкви по вопросу точного определения дат церковных праздников; эта задача всегда была важной частью практического применения хронологии и астрономии. Кассини заново провел линию меридиана в соборе Святого Петрония, построенном в 1575 г. Игнацио Данте, и добавил к ней гигантский настенный квадрант. На сооружение этого инструмента у него ушло два года. В 1655 г., когда дело было сделано, Кассини пригласил всех астрономов Италии на наблюдение зимнего солнцестояния; предлагалось также протестировать новые солнечные таблицы, по которым теперь можно было точно определять затмения, солнцестояния и многочисленные церковные праздники.

После этого сенат Болоньи и папа Александр VII поручили Кассини определить разницу высот между Болоньей и Феррарой; эта величина определяла навигацию по рекам По и Рено. Он не только провел тщательную съемку местности, но и составил подробный доклад об этих двух реках и их особенностях. Папа поручил Кассини как инженеру-гидравлику разрешить старый спор между ним и герцогом Тосканским об отводе драгоценных вод реки Кьяна, которая являлась попеременно притоком то Арно, то Тибра. После того как Кассини разрешил этот спор к удовлетворению обеих сторон, он был назначен инженером укреплений Перуджи, Понт-Феликс и Форт-Урбино и смотрителем вод реки По, жизненно важной для стабильности и процветания страны. В свободное время Кассини изучал насекомых и, ради собственного любопытства, проводил кое-какие эксперименты по переливанию крови от одного животного другому; этот отчаянный эксперимент вызвал в ученом мире живой интерес. Однако главным его увлечением оставалась астрономия, а любимой планетой – Юпитер. Во время работ на реке Кьяна он частенько проводил вечера в Читта-делла-Пьеве за наблюдением спутников Юпитера. Его телескоп был лучше, чем телескоп Галилея, и с его помощью Кассини удалось сделать несколько новых открытий. Он заметил, что плоскость, в которой обращаются спутники Юпитера, расположена таким образом, что спутники проходят по диску Юпитера вблизи экватора; он определил также размер орбиты каждого спутника. Он был уверен, что способен разглядеть на диске Юпитера несколько неподвижных точек. Пользуясь полученными данными, он начал хронометрировать вращение планеты и движение спутников при помощи достаточно надежных маятниковых часов.