Сейсмические лучи князя Бориса Голицына

Академик Георгий Голицын из рода князей Голицыных. Фото автора

В утешение соотечественникам, огорченным «покушениями некоего Маркони на приоритет изобретателя радио Попова», можно привести пример сейсмографа: здесь авторство ученого, изобретателя князя Бориса Борисовича Голицына признано всем миром.

Измерить все!

Изобретательные (бумага, компас), да еще и страдающие от землетрясений китайцы первыми создали прибор, их фиксировавший. В 132 году н.э. Чжан-Хэн соорудил латунный сосуд, на борту которого фигурки восьми драконов держали в пасти шарики. Маятник, принимавший колебания почвы, выбивал шарик, падавший в пасть сидевшей под драконом лягушки. Утонченность, изящество, но… Это сейсмоскоп: определяет факт, но не параметры землетрясения.

Итальянцы – тут впору задуматься о глубинной связи изобретательности нации с землетрясительностью страны – в 1856 году первыми придумали сейсмоскоп, фиксировавший время землетрясения: маятник, подвешенный над сосудом с ртутью, замыкая электрическую цепь, останавливал часы.

Принцип работы доголицынских сейсмографов Юинга, Грея, Милна: маятник принимает сейсмические волны, механические увеличительные рычаги преобразуют, увеличивая до различимости штриха, импульсы: от маятника до пера, пишущего по закопченной пластине. Сравню это с каскадом усиления электронных импульсов.

Но, по Третьему закону Ньютона, забирая импульс у маятника, рычаги передают ему противодействующий момент. Так, в итоге трение пера о бумагу тормозит маятник – пропорционально квадрату увеличения амплитуды. И чтоб отдача не «загасила» маятник, наращивали его массу. В итоге в сейсмографах Вихерта масса почти семиметрового маятника была 1,2 т. Вертикальный маятник на сейсмической станции Геттингена, как пишет исследователь А.Я. Сидорин, имел массу 17 т! (Сборник научных трудов. Объединенный институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта, 2002.)

Изобретение Б.Б. Голицына, сейсмограф, преобразует механический импульс в электрический сигнал. Принцип «механического невмешательства» в колебание маятника был настолько революционным, реализован был настолько безукоризненно, что не только идея Голицына сидит в нынешних сейсмографах, но и сами реальные экземпляры, «Made in (дореволюционная) Russia» исправно работали до недавнего времени в ведущих университетах мира! А усовершенствованные сейсмографы Голицына сегодня используют аналоговую, цифровую запись, вводя сейсмосигналы в компьютер.

Голицын о Голицыне

И во время своих первых визитов в западные университеты другой ученый-Голицын, Георгий Сергеевич, был часто встречаем вопросом: «Вы не родственник ли знаменитого Бориса Голицына?» Спрашивали именно в первые визиты, ибо теперь академик Георгий Сергеевич Голицын – величина самостоятельная, ведущий геофизик мира, многолетний директор Института физики атмосферы РАН, член президиума РАН. Знаменитая резолюция ООН по «ядерной зиме» была принята благодаря его расчетам. В 2005-м Европейский союз наук о Земле присвоил Георгию Сергеевичу высшую награду – медаль Альфреда Вегенера.

Георгий Голицын в дни всесоюзной компании «Спасение усыхающего Каспия» доказал ее бессмысленность. Расчет оказался точен: сейчас идет «спасение» от Каспия.

Ну а родство? Борис Борисович, как и Георгий Сергеевич, Голицын, княжеского рода, потомок Великого князя литовского Гедимина, внук которого, Патрикей Наримундович, вместе с родней, дружиной, даже с частью своих крестьян в 1408-м переехал в Россию. Голицыны дали России 22 бояр, двух фельдмаршалов, трех глав правительств, председателя Государственного совета, 13 сенаторов, многих художников, ученых…

Так что, получая в 2007-м в Кремле орден, Георгий Сергеевич ответил президенту страны: «Служу России… как и все 600 лет – все поколения Голицыных!» «НГ-наука» писала и о выдающемся ученом-геологе Михаиле Владимировиче Голицыне, двоюродном брате Георгия Сергеевича.

О вкладе Бориса Борисовича Голицына в мировую науку я спрашиваю у Георгия Сергеевича: «Да, развитие всей мировой сейсмологии обеспечила его математическая теория сейсмических лучей, его принципы расчета истинных смещений почвы по записям сейсмических волн, решение задачи определения эпицентра землетрясения по записям одной станции. Все это в научном обиходе по сей день. Он дал саму идею определения энергии землетрясения, апробировав ее на примере Сарезского землетрясения 1911 года.

Его оценка сейсмической энергии по плотности энергии колебаний в удаленной от эпицентра точке, пропорциональной отношению амплитуды колебаний к их периоду. Теперь эта идея используется в магнитудных шкалах классификации землетрясений».

Не хотелось бы сводить сейсмологию лишь к землетрясениям. Большая часть России стоит на такой мощной плите, что соотечественники могут сказать: «Да нас-то особо и не колышет». Но замеры толчков земли навскидку еще и средство фиксации ядерных испытаний. Б.Б. Голицын писал: «Можно уподобить всякое землетрясение фонарю, который зажигается на короткое время и освещает нам внутренность Земли, позволяя рассмотреть, что там происходит. Свет от этого фонаря пока тусклый, но… со временем он станет гораздо ярче и позволит нам разобраться в этих сложных явлениях природы».

Он предложил оригинальный метод изучения внутреннего строения Земли по значениям угла выхода продольных волн на дневную поверхность. Разработал теоретические основы и, используя данные наблюдений Пулковской сейсмической станции, впервые выявил две границы изменения свойств Земли на глубинах 106 и 492 км.

«Георгий Сергеевич, а в университетах, где вас спрашивали про родство с Борисом Борисовичем, вы видели его сейсмографы?» – поинтересовался я у академика Голицына.

«В Потстдаме, на Телеграфенберг, где в научном центре работал и Эйнштейн, в Институте геофизики и влияния климата я видел тот старинный, но работавший сейсмограф, – рассказывает Георгий Голицын. – Год его изготовления точно не разглядел. Зато в Швеции, в Упсальском университете, была возможность убедиться: российский дореволюционный сейсмограф стоял на службе. Это был 1996 год, 90 лет после изобретения, несмотря на огромный прогресс в научном приборостроении»…

Прямой потомок фельдмаршалов

Устройство сейсмографа. Иллюстрация из книги «Политех», М., 2012

Так удивительно поделили академики Голицыны мировую геофизику: одному – Земля, Гея, другому – атмосфера, Уран. Тут самое время дать краткую биографию Бориса Борисовича, записанную мною со слов здравствовавших Голицыных.

Родился он в 1862 году в Санкт-Петербурге. Прямой потомок фельдмаршалов Голицыных. Дед, Николай Борисович, – ветеран войны 1812 года, поэт, переводчик, обладал особым музыкальным дарованием, был близко знаком с Бетховеном.

В 1878 году поступил в Морское училище. На фрегате «Герцог Эдинбургский» вахтенным начальником был молодой лейтенант, Великий князь Константин Константинович, будущий президент Петербургской академии наук. Знакомство, возможно, дружба с ним неожиданным образом скажутся в судьбе Голицына.

В 1886 году он окончил гидрографическое отделение Морской академии, его имя в числе лучших выпускников – на мраморной доске академии. В 1887 году поступает на физико-математический факультет Страсбургского университета, где подружился с Петром Лебедевым – будущим великим российским физиком. Защитил диссертацию с высшей степенью докторского диплома: Summa cum laude.

Вернувшись в Россию в 1891 году, Борис Голицын обвенчался с Марией Константиновной Хитрово. Работал в Главной физической обсерватории в Пулково, потом – в Московском университете, а с 1893 года – в старейшем университете в Юрьеве (Тарту). Он с увлечением занялся преподавательской деятельностью и лабораторными исследованиями.

Политика «зацепила» его единственный раз, странно и противоречиво столкнув с другим выдающимся физиком – А.Г. Столетовым. При отборе кандидатур будущих академиков специальная комиссия единогласно предложила Столетова. Однако по распоряжению президента Академии наук его кандидатура была снята, и ту же комиссию вынудили (?) предложить другую кандидатуру, Голицына. Но президент академии, Великий князь Константин Константинович, хотел отсечь Столетова как известного политического радикала, связанного с народовольцами! Возможно, подыскивая замещающую кандидатуру, и вспомнил давнего приятеля еще по службе на фрегате, но оказал Б.Б. Голицыну услугу медвежьего свойства.

Тогда уже вполне сформировался вектор «общественного мнения», приближенность к власти стала гирей. Голицын Андрей Кириллович, основатель нынешнего Дворянского собрания, рассказывал мне про свою родственницу, которая, скрывая дружбу с последней императрицей, приезжала в Зимний и Царское чуть ли не тайком.

Князь Б.Б. Голицын среди российских физиков оказался в определенной изоляции. Столетов обрушился и на работу Голицына «Исследования по математической физике», разослал свой отзыв зарубежным физикам – Г. Гельмгольцу, Л. Больцману с просьбой о поддержке. Голицыну пришлось заново отстаивать свою научную репутацию.

После избрания в Академию наук он был назначен директором Физического кабинета (потом Лаборатории), отдал много сил для его оснащения, расширения экспериментальной базы и тематики исследований. Голицын помог Владимиру Вернадскому в организации Комиссии по изучению естественных производительных сил России. Был одним из организаторов научной экспедиция на Новую Землю для наблюдения солнечного затмения и изучения этого края.

Научное наследие Б.Б. Голицына – более 130 статей, монографии, учебники. Его переписку с П.Н. Лебедевым отличают глубина, легкость, изящество и остроумие. Современники отмечали в его облике что-то от Петра I: кроме портретного сходства, та же жажда знаний, влечение к созидательному творческому труду.

Голицын любил и понимал музыку, особенно ценил произведения Вагнера, Моцарта. Был отличным спортсменом, но увлечение охотой подвело его: простудившись, в 54 года умер от воспаления легких. Памяти Б.Б. Голицына посвятили свои статьи академики В.И. Вернадский, А.Н. Крылов, А.М. Ляпунов.

В мантии Земли слой на глубине от 400 до 900 км с повышенной скоростью распространения сейсмических волн называется слоем Голицына.

И самый недавний завиток голицынского сюжета. В 2015 году Российская академия наук прибавила к многочисленным наградам академика Георгия Сергеевича Голицына – Премию Бориса Борисовича Голицына.