9.12.2.Астрономия

В 1890 г. Пулковскую обсерваторию возглавил Ф. Бредихин, создавший ранее первую в России астрофизическую школу в Московском университете, где он работал в качестве профессора. Ученый разработал механическую теорию кометных форм, которая объясняла все типы наблюдаемых кометных хвостов различными соотношениями исходящего от Солнца притяжения и отталкивания. Реальность соответствующей силы отталкивания, могущей исходить от Солнца, обнаружилась, когда П. Лебедев открыл эффект давления света, сначала теоретически (1891), а затем и экспериментально (1900), как для твердых тел (1900), так и для газов (1910).

9.12.3.Механика

Важнейшим результатом развития механико-математической мысли в России в конце XIX – начале XX вв. было появление классических работ по гидродинамике и аэродинамике, принадлежащих Н. Жуковскому. В 1868 г. Н. Жуковский окончил физико-математический факультет Московского университета. С 1872 г. он преподавал в Московском высшем техническом училище сначала математику, а затем, с 1874 по 1919 гг., механику. В 1886 г. он возглавил кафедру механики в Московском университете. Совмещая работу в двух ведущих высших учебных заведениях, ученый пытался найти на практике применение своим теоретическим разработкам. В течение многих лет Н. Жуковский руководил московским математическим обществом, став в 1903 г. его вице-президентом, а в 1905 г. – президентом.

Применение геометрического метода изложения механики позволило Н. Жуковскому в магистерской диссертации «Кинематика жидкого тела» (1876) представить наглядную картину законов движения частицы жидкости в потоке. Обозначив в первые годы своей научной деятельности широкий круг проблем общей механики, механики твердого тела, гидродинамики, астрономии, он в 1878-1885 гг. изучил вопрос об ударе твердых тел; в 1885 г. опубликовал капитальный труд по гидромеханике «О движении твердого тела, имеющего полости, наполненные однородной капельной жидкостью»; в 1896 г. дал геометрическую интерпретацию общего случая движения твердого тела вокруг неподвижной точки.

Н. Жуковский выполнил крупные исследования в области гидравлики, связанные с течением грунтовых вод. Непосредственным поводом для них послужили задачи, возникшие при реконструкции и эксплуатации московского водопровода. Ученый установил, что причиной аварий является гидравлический удар, то есть резкое повышение давления в трубах при быстром закрытии задвижки в трубе. На основании многих опытов он раскрыл физическую сущность явления гидравлического удара и вывод формулы определения времени, необходимого для безопасного закрытия водопроводных труб, а также предложил способ предохранения водопровода от повреждений при гидравлическом ударе.

Особое место в исследованиях Н. Жуковского занимала разработка теоретических основ авиации. Вопросами полета на аппаратах тяжелее воздуха ученый заинтересовался еще в конце 80-х гг. XIX в., поставив перед собой задачу решения проблемы подъемной силы. Лишь в 1906 г. Н. Жуковский установил, что подъемная сила возникает в результате обтекания потоком неподвижного присоединенного вихря или системы вихрей, которыми можно заменить тело, находящееся в потоке жидкости.

Н. Жуковский воспитал поколение ученых и инженеров в различных областях механики, в том числе таких авиационных специалистов, как С. Чаплыгин, А. Некрасов, Л. Лейбензон, А. Туполев. Так, под влиянием работ Н. Жуковского по гидродинамике С. Чаплыгин, будучи еще студентом Московского университета, написал статью «О движении тяжелых тел в несжимаемой жидкости». В 1890 г. он окончил университет, а в 1894 г. начал преподавать в нем. В 1896-1906 гг. С. Чаплыгин преподавал также механику в Московском высшем техническом училище, а с 1901 г. – на Московских высших курсах, которыми заведовал с 1905 г. Основное место в творчестве С. Чаплыгина занимают его исследования по механике жидкости и газа. В 1902 г. ученый опубликовал классический труд, ставший докторской диссертацией, «О газовых струях», в которой разработал метод, позволяющий во многих случаях найти решение ранее поставленной задачи о «прерывном» течении сжимаемого газа. Однако работа не получила широкого признания. Одна из причин этого заключалась в том, что при скоростях, которые использовались тогда в авиации, не было необходимости учитывать влияние сжимаемости воздуха, а в артиллерии наибольший интерес представляли исследования при скоростях, больших скорости звука.

В 1910 г. начинается цикл работ С. Чаплыгина по теории крыла. Рассмотрев вопрос о подъемной силе, ученый утверждал, что появление циркуляции связано с многозначностью потенциала скоростей, причем вычислил циркуляцию скорости вокруг бесконечно удаленной точки. В дальнейшем, занявшись изучением величины продольного момента, действующего на крыло, он установил простую зависимость продольного момента от угла атаки. С. Чаплыгин показал, что коэффициент продольного момента при больших углах атаки положителен и уменьшается с уменьшением угла атаки. При отрицательных углах атаки продольный момент остается отрицательным, но абсолютная величина его с ростом абсолютного значения угла атаки крыла возрастает.

На рубеже XIX-XX вв. была создана новая область механики – динамика тел переменной массы И. Мещерского и теория ракетного движения К. Циолковского. И. Мещерский, воспитанник Петербургского университета, с 1890 г. в течение двадцати пяти лет преподавал в университете, а с 1902 г. в течение тридцати трех лет руководил кафедрой Петербургского политехнического института, организованного незадолго перед этим. Широко известен его курс теоретической механики и задачник по механике, выдержавший более двадцати изданий.