PLANET8.GIF (2255 bytes)  

    ИСТОРИЯ ОТДЕЛА
НЕБЕСНОЙ МЕХАНИКИ ГАИШ

     История небесной механики в ГАИШ началась еще до 1831 года, когда была открыта астрономическая обсерватория Московского университета. Сто лет спустя из обсерватории был образован Государственный астрономический институт имени П.К.Штернберга Московского государственного университета.
     Постоянное преподавание астрономии в Московском университете ведется с 1824 года. Первым преподавателем астрономии был Д.М. Перевощиков. Основой его лекций была небесная механика. Интерес Д.М. Перевощикова к небесной механике привел к открытию в 1831 году в Московском университете астрономической обсерватории. В обсерватории занимались изучением комет и метеоров. Д.М. Перевощиков организовал первые магнитометрические и гравиметрические исследования. После Д.М. Перевощикова преподавание астрономии было продолжено профессорами Ф.А.Бредихиным, В.К.Церасским, А.Н. Драшусовым, Б.Я. Швейцером и П.К. Штернбергом. Благодаря усилиям П.К. Штернберга развивались практическая астрономия и гравиметрия.
     После революции в Московском университете был основан Астрономо-геодезический институт . Интенсивно развивались исследования в области небесной механики, астрономии и гравиметрии. В 1921 году был создан Государственный астрофизический институт. В институте был образован теоретический отдел, основной целью которого было решение задач небесной механики, изучение динамики звезд и галактик. Первыми заведующими теоретического отдела были профессор В.А. Костицын, профессор С.А. Казаков, многие годы читавший основной курс теоретической астрономии и небесной механики, профессор В.В.Степанов - крупный специалист в области теории дифференциальных уравнений. Позже в этом отделе работали профессора Н.Д.Моисеев, Б.М.Щиголев, Г.Н.Дубошин и доцент Н.Ф.Рейн, которые и сформировали московскую школу небесной механики.
     29 июня 1931 года Государственный астрофизический институт, Астрономо-геодезический институт Московского университета и Московская астрономическая обсерватория были преобразованы в Государственный астрономический институт имени П.К.Штернберга (ГАИШ), который располагался на территории обсерватории и входил в состав Московского университета. В ГАИШе был образован отдел теоретической астрономии, переименованный затем в отдел небесной механики. Сотрудниками отдела были В.В.Степанов, Н.Д.Моисеев, С.А.Казаков, Б.М.Щиголев, Г.Н.Дубошин и Н.Ф.Рейн. Опираясь на идеи и методы А.М.Ляпунова и А.Пуанкаре, они развивали качественную теорию дифференциальных уравнений небесной механики. У профессоров Н.Д. Моисеева и Г.Н.Дубошина было много учеников, которые впоследствии становились сотрудниками научно-исследовательских институтов и преподавателями вузов.
     После Второй мировой войны ГАИШ расширился. В 1954 году были построены новые здания Московского университета на Ленинских горах. ГАИШ расположился в новом классическом здании обсерватории. Разнообразие астрономических тем и численность сотрудников института постоянно возрастали.
     Учеными московской школы небесной механики выполнены основополагающие циклы работ по динамической космогонии (Н.Д.Моисеев, Н.Ф.Рейн и др.), по теории устойчивости движения (Н.Д.Моисеев, Г.Н.Дубошин), по теории поступательно - вращательного движения небесных тел (Г.Н.Дубошин, В.Г.Демин). Представители школы внесли весомый вклад в развитие новых качественных методов небесной механики (профессора Н.Д.Моисеев, Г.Н.Дубошин, Е.А.Гребеников, Ю.А.Рябов), а также в разработку новых методов численного интегрирования систем дифференциальных уравнений (проф.М.С.Яров-Яровой).
     После В.В.Степанова заведующими отделом были Н.Д.Моисеев, Г.Н.Дубошин (1955-1978) и Е.П.Аксенов (1979-1992).
     Крупному направлению небесной механики -- динамике спутников планет всегда уделялось большое внимание в отделе небесной механики ГАИШ. Особенно интенсивное развитие эта тема получила при подготовке запуска первого искусственного спутника Земли (ИСЗ). Результаты работ сотрудников отдела по построению теории движения ИСЗ использовались в практике космических исследований.
    С запуском первого искусственного спутника Земли исследования динамики ИСЗ и естественных спутников планет составили основную тематику отдела небесной механики ГАИШ. Е.П.Аксенов, Е.А.Гребеников, В.Г.Демин - ученики профессора Г.Н.Дубошина, разработали промежуточную орбиту ИСЗ, основанную на решении обобщенной задачи двух неподвижных центров. Эта механическая модель полностью учитывает влияние динамического сжатия Земли. В 1963-1972 годах профессором Е.П.Аксеновым на основе такой промежуточной орбиты была разработана аналитическая теория движения ИСЗ. Исследования Е.П.Аксенова обобщены в его монографии "Теория движения искусственных спутников Земли", вышедшей в 1977 г.
     Дальнейшее развитие эта теория получила в работах его учеников, аспирантов и сотрудников отдела небесной механики. Так, С.Н.Вашковьяк построила теорию движения спутников Марса, В.Н.Кирюшенков - теорию движения пятого спутника Юпитера. В.М.Чепурова и Б.Н.Носков исследовали траектории гиперболического типа. Одновременно проводилась работа по изучению тонких эффектов в движении искусственных спутников Земли. Так, Л.П.Насонова разработала метод учета возмущений высоких порядков от сжатия планеты, В.С.Уральская - от долготных членов потенциала Земли. Построено также оригинальное аналитическое решение задачи о влиянии солнечного давления на движение спутника с учетом вхождения его в тень Земли (С.Н.Вашковьяк). Разработан метод учета совместного влияния сопротивления атмосферы и сжатия Земли, а также получены оценки времени существования спутника на орбите (Б.Н.Носков).
     Позже Н.В.Емельяновым методами компьютерной алгебры были заново и с более высокой точностью выведены все формулы промежуточной орбиты спутника и возмущающей функции, обусловленной влиянием несферичности Земли и притяжением Луны и Солнца. На основе этой теории был разработан алгоритм и создана универсальная вычислительная программа для уточнения орбит ИСЗ по лазерным и фотографическим наблюдениям.
     Работа по совершенствованию теории движения искусственного спутника Земли продолжилась С.М.Кудрявцевым. Им разработана новая высокоточная аналитическая теория. Она предназначена для обработки современных лазерных измерений дальности геодинамических спутников на длительных интервалах времени. По учету основных возмущающих факторов теория обеспечивает точность в несколько сантиметров на полугодовом интервале.
     Все работы по изучению движения ИСЗ проводились при широком международном сотрудничестве в рамках программы "Интеркосмос" стран социалистического содружества.
     С тех пор исследования динамики искусственных и естественных спутников планет и практическое построение моделей движения спутников на основе наблюдений составили традиционную тематику отдела небесной механики ГАИШ.
     В 1987-1991 годах Н.В.Емельновым вместе с сотрудниками отдела была разработана одна из самых точных в мире теорий движения спутников Марса с использованием всех имеющихся в мире наземных и космических наблюдений Фобоса и Деймоса. Уточнены из наблюдений некоторые параметры гравитационного поля и осевого вращения планеты Марс. В период подготовки международного проекта “Фобос” в ГАИШ работал специальный межведомственный семинар по экспериментам небесной механики в проекте “Фобос”.
     За последние двадцать лет в отделе небесной механики разработаны несколько вариантов аналитических теорий движения спутников. Е.П.Аксенов в своих последних работах предложил новый подход к построению теорий движения спутников, используя координатный метод. А.А.Орлов разработал теорию движения далеких спутников планеты с учетом влияния солнечных возмущений. Совместно с Соловой Н.А. им построен новый тип промежуточной орбиты, отличной от кеплеровской и учитывающей наиболее значительные солнечные возмущения. Создан ряд конкретных аналитических теорий на основе оригинальных подходов и методов (С.Л.Семенова, С.А.Гасанов, Н.В.Емельянов).
     В последнее десятилетие отдел продолжает тематику и традиции научной школы небесной механики ГАИШ. Постоянная необходимость в новом наблюдательном материале для изучения естественных спутников планет придала практическую направленность работе отдела. Реализованы наиболее точные в мире теории движения галилеевых спутников Юпитера, главных спутников Сатурна, главных спутников Урана и некоторых малых спутников Сатурна, Урана и Нептуна. Создана эфемеридная служба спутников планет и справочно-информационная система по спутникам планет в Интернете.
     Коллектив отдела с 1993 года ведет интенсивные исследования особых явлений в движении спутников планет - взаимных покрытий и затмений. Заранее вычисляются эфемериды этих редких и сложных явлений, позволяющих получить богатый фактический материал скромными средствами наземных наблюдений. Компьютерное программное обеспечение для эфемерид естественных спутников, созданное Н.В.Емельяновым, заинтересовало ряд западных обсерваторий, в том числе парижский институт Бюро долгот. Выбранная научная тематика оказалась столь актуальной, что Российский фонд фундаментальных исследований (РФФИ) выделил грант на проведение работ в 1993-1995 годах.
     Отделом небесной механики были инициированы совместные проекты фотометрических наблюдений спутников планет в периоды их взаимных покрытий и затмений силами обсерваторий Казахстана, России и Украины. Н.В.Емельяновым были разработаны новые методы получения астрометрических данных из результатов фотометрии спутников во время этих редких явлений. В 1995 году были проведены наблюдения взаимных явлений в системе спутников Сатурна. Это был первый опыт проведения кампаний таких наблюдений. Проект получил поддержку отдельным грантом РФФИ.
     В 1997 году отделом небесной механики была организована кампания наблюдений взаимных покрытий и затмений в системе галилеевых спутников Юпитера. В наблюдениях приняли участие семь обсерваторий Казахстана, России и Украины. Был получен значительный наблюдательный материал. После обработки фотометрических данных в отделе небесной механики на большой ряд моментов времени были получены координаты спутников Юпитера. Точность результатов в десятки раз превышает точность обычных астрометрических наблюдений естественных спутников планет. Методы обработки и сами результаты опубликованы в ведущих российском и международном научных журналах.
     Сотрудниками отдела небесной механики ГАИШ и кафедры небесной механики, астрометрии и гравиметрии Московского университета получены значительные результаты по классическим вопросам небесной механики. Н.А.Соловая создала теорию движения тройных звездных систем, применяя метод Цейпеля к звездной задаче трех тел. Л.Г.Лукьянов построил асимптотические и периодические решения, связанные с точками либрации задачи трех тел, и исследовал их устойчивость. Г.И.Ширмин доказал невозможность стабилизации коллинеарных точек либрации в ограниченной задаче трех тел вековыми возмущениями гравитационной природы.
     Отдел небесной механики тесно сотрудничает с Институтом астрономии Санкт-Петербургского университета, коллегами из Томского университета, Архангельских вузов. Ежегодно отдел проводит открытый семинар,посвященный памяти основателей московской школы небесной механики. Коллеги из других московских институтов, из Санкт-Петербурга, Томска, Обнинска, Архангельска и других городов принимают участие в его работе. В 1995 году отдел небесной механики совместно с Поморским педагогическим университетом организовал конференцию по стохастическим методам небесной механики в Архангельске, а в 1997 году в Москве силами сотрудников отдела была организована и проведена Всероссийская конференция по современным вопросам небесной механики. Для финансирования приезда иногородних участников конференции РФФИ выделил специальный грант. 5 и 6 декабря 2000 г. в Государственном астрономическом институте им.П. К. Штернберга состоялась Научная конференция "Новые результаты аналитической и качественной небесной механики, посвященная 75-летию научного семинара Московской школы небесной механики. В работе конференции приняли участие 60 человек
     Русская школа небесной механики была создана великими учеными прошлого века. Достижения А.М.Ляпунова явились основой для получения фундаментальных результатов об устойчивости Солнечной системы. Развитые им методы до сих пор используются в практике научных исследований. Научная школа по небесной механике существует в МГУ уже более 50 лет. Ее основатели - профессора МГУ Н.Д.Моисеев и Г.Н.Дубошин.
     Небесная механика, как специальность и часть астрономии, существовала в университетах всегда. Такие крупнейшие отечественные ученые, как академики М.В.Остроградский, А.М.Ляпунов, А.Н.Крылов, не только читали лекции по небесной механике, но и вели научные исследования в этой области.
     Научная школа небесной механики, созданная в Московском университете выдающимися российскими учеными - профессорами С.А.Казаковым, В.В.Степановым, Н.Д.Моисеевым, Г.Н.Дубошиным и Е.П.Аксеновым, и в настоящее время обладает высоким научным потенциалом. Среди ее воспитанников свыше 60-ти кандидатов и 38 докторов наук.
     Кафедра небесной механики, астрометрии и гравиметрии физического факультета МГУ совместно с отделом небесной механики ГАИШ обеспечивает подготовку студентов, аспирантов, стажеров и соискателей ученых степеней, специализирующихся в области небесной механики. Созданные на кафедре учебные пособия профессора Г.Н.Дубошина были удостоены Ломоносовской премии первой степени, неоднократно переиздавались и до сих пор используются большинством отечественных университетов. Коллективы кафедры и отдела небесной механики способны решать крупные научные задачи.
     Существование специальности "небесная механика" обусловлено как всей историей развития науки, так и нуждами практического освоения  космоса с помощью искусственных спутников Земли и межпланетных  космических аппаратов. Науке "небесная механика" уже более двух тысяч лет. На ее выводах основываются представления людей о мироздании. Она решает вопрос о судьбе Земли и всей Солнечной системы. В методологическом плане небесная механика является полигоном для испытания новых физических идей и стимулом для непрерывного совершенствования математического аппарата.
     Тесная связь небесной механики с науками о Земле и космическими проектами обусловила существование специальности "небесная механика" на физическом факультете МГУ и в некоторых других университетах.
     Небесная механика сохранила свою самостоятельность как по предмету изучения, так и по методам решения задач. Никакая другая область наук не изучает динамику естественных и искусственных небесных тел. Методы теории возмущений, возникшие в классической небесной механике и продемонстрировавшие свою эффективность в астрономических приложениях, в настоящее время чрезвычайно широко используются в точном естествознании, в физике и технике. Развитие современной науки и практической деятельности человека в космосе немыслимы без небесной механики. Она играет важную роль в противостоянии точного естествознания с псевдонаучными суевериями.

                                                                                                                                   Н.В.Емельянов, В.С.Уральская, Г.И.Ширмин