«За что бы он ни брался, – писал Белопольский, – во всем проявлялась в высшей степени богато одаренная натура: он являлся то художником – при рисовании подробностей поверхности Солнца и планет, то механиком – при сборке инструментов, то инженером – при сооружении помещений для инструментов, то образцовым вычислителем…»
В историю мировой науки Бредихин вошел как создатель механической теории кометных форм.
В основу созданной им теории легло то положение, что хвосты комет, «волосатых звезд», состоят из мелких материальных частичек, которые под действием отталкивающих сил вылетают с некоторыми начальными скоростями из ядра кометы в направлении от Солнца.
«Существующая механическая теория кометных явлений, – писал Бредихин, – признает кометные истечения и хвосты состоящими из частиц весомой материи, разрежение которой доведено до атомов и молекул; все движения этих частиц в пространстве… подчиняются закону Ньютона, при той или другой, смотря по химическому составу частиц, постоянной величине силы солнечного отталкивания. Это отталкивание, в сочетании с солнечным ньютоновским притяжением, и производит эффективную силу. Вводя в формулы движения толчок, получаемый частицами от кометы в сторону к Солнцу, в форме начальной скорости, теория свободно строит все собранное наблюдениями разнообразие кометных форм…»
Под влиянием тяготения и отталкивания материальные частицы, вылетающие из ядра кометы, практически всегда движутся по гиперболам. Астроном Бессель, начавший исследования кометных хвостов в 1836 году, еще не знал этого. В своих работах он пользовался лишь приближенными формулами, поэтому и результаты его исследований не всегда были точны. Бредихин применил новые, гораздо более точные формулы гиперболического движения.
Оказалось, что кометные хвосты можно разбить на три обособленных типа.
К первому типу Бредихин отнес хвосты почти прямые, направленные прямо от Солнца, стелющиеся по радиусу-вектору кометы, как, например, у известных комет 1811, 1843, 1874 годов. Такие хвосты, считал Бредихин, формируются отталкивающими ускорениями, величины которых всегда кратны 18. Другими словами, они в 18 раз превышают ньютоновское притяжение.
Хвосты второго типа (например, хвост кометы Донати 1858) гораздо шире. Обычно они похожи на рог, изогнутый в сторону, всегда обратную движению кометы. Отталкивающая сила в таких хвостах изменяется от 2,2 на одном краю до 0,5 на другом.
Хвосты третьего типа – короткие, слабые. Они сильно отклонены назад от прямой, соединяющей комету с Солнцем. Формируются такие хвосты совсем ничтожными ускорениями.
Механическая теория кометных форм помогла Бредихину объяснить форму голов комет с параболическим очертанием, и даже поперечные полоски в хвостах второго типа, так называемые синхроны – образования, произведенные внезапными, в виде взрыва, выделениями мощных облаков пылинок из ядер кометы. Уверенно объясняла теория Бредихина и совсем странные на первый взгляд формы кометных хвостов, состоящие, например, из двух пересекающихся ветвей в виде греческой буквы лямбда, причем ветви эти могли на какое-то время пропадать, а затем снова появляться.
Приняв газовое строение кометных хвостов, как и электрическое происхождение отталкивающих сил, Бредихин высказал предположение, что эти силы должны быть обратно пропорциональны молекулярному весу, а, следовательно, хвосты разных типов обязательно должны отличаться друг от друга по химическому составу. То есть, если хвосты первого типа состоят из легчайшего газа водорода, то в хвостах второго типа непременно должны присутствовать молекулы углеводорода и легких металлов, например, натрия, а в третьем типе – тяжелые металлы.
«Если это согласие в самом деле не случайно, – писал Бредихин, – а такое согласие было бы во всяком случае очень странным, – можно заключить с большой вероятностью, что хвосты трех типов состоят соответственно из молекул водорода, углерода и железа».
Последующие открытия подтвердили правоту Бредихина.
В спектре кометы 1882 года он сам заметил линию натрия, а в спектре второй кометы 1882 года, в момент ее наибольшего приближения к Солнцу, зарегистрировал линии железа.
В 1889 году Бредихин высказал гипотезу об образовании периодических комет путем отрыва отдельных частей от некоей кометы-родоначальницы, движущейся по параболической орбите. Такая гипотеза прекрасно объясняла существование так называемых семейств комет, то есть кометных групп со сходными орбитами. Весьма замечательными оказались мысли Бредихина о распаде комет, о происхождении периодических комет и метеорных потоков. До сих пор не потеряли значения работы, посвященные происхождению метеоров, которые Бредихин считал продуктом распада комет. Он убедительно показал, что не только периодические кометы, но и те кометы, что движутся по орбитам, близким к параболическим, могут образовывать обширные метеорные потоки.
В 1890 году, после ухода в отставку директора Пулковской обсерватории Струве, ее директором был назначен Бредихин.
Одновременно он был избран ординарным академиком.
В те годы Пулковская обсерватория, несомненно, была одним из мировых центров астрономии. Однако налицо была и некоторая нездоровая замкнутость, возникшая от нежелания прежнего директора пополнять кадры обсерватории русскими учеными.
«…При самом вступлении в управление обсерваторией, – писал Бредихин в отчете за 1891 год, – для меня было непреложной истиной, что теоретически образованным питомцам всех русских университетов, чувствующим и заявившим свое призвание к астрономии, должен быть доставлен, в пределах возможности, свободный доступ к каждому практическому усовершенствованию в этой науке, а затем и к занятию всех ученых должностей при обсерватории. Только таким путем Пулковская обсерватория может образовать достаточный собственный контингент для замены выбывающих деятелей. С другой стороны, и русские университеты только таким образом могут всегда иметь кандидатов, настолько сведущих и опытных в практической астрономии, что им по достижении ученых степеней с полной надеждой на успех можно будет поручать как преподавание астрономии, так и управление университетскими обсерваториями».
Приступив к реорганизации обсерватории, Бредихин значительно расширил программы, как астрономических, так и астрофизических исследований, ускорил темпы работ, установил в обсерватории новые инструменты – нормальный астрограф и спектрографы к 38-см и 76-см рефракторам. Широкое применение спектрального анализа, деятельное изучение солнечной короны, туманностей и комет вывело Бредихина в первые ряды астрофизиков, а выдержанность предложенных им методов, заключающих в себе правильное сочетание вычислительно-теоретической работы с непрестанными инструментальными наблюдениями небесных тел, явилось несомненным достижением созданной им школы.
Занимаясь кометами, Бредихин пришел к убеждению, что принятые в то время термины – голова и хвост – совершенно неправомерны даже с физиологической точки зрения. Подобные термины, по его выражению, он относил к «кухонной латыни».
Чувствуя необходимость в квалифицированной помощи, Бредихин обратился к профессору римской словесности Московского университета Г. А. Иванову. Исследовав термин «хвост кометы», казавшийся Бредихину особенно неудачным, Иванов действительно установил, что такой термин никогда прежде не встречался у древних авторов. Вместо него в древности употреблялись слова coma – волосы, и barba – борода, гораздо точнее отражавшие внешнюю сторону явления.
Впрочем, попытка заменить термин «хвост» термином «кома» Бредихину не удалась. Астрономы не пошли на такое нововведение и предпочли пользоваться привычным понятием.
По уставу Пулковской обсерватории в обязанность директора вменялось поддерживать живую связь с русскими и иностранными обсерваториями.
В течение 1892 года Бредихин побывал во всех русских обсерваториях, а затем в обсерваториях Берлина, Потсдама, Парижа, Медоны, Гринвича. В результате этих поездок к работе на инструментах обсерватории стали допускать сверхштатных астрономов. Среди них, кстати, были многие ученики Бредихина – А. П. Соколов, А. А. Белопольский, С. К. Костинский, А. А. Иванов.
«…Имея широкий научный взгляд, – писал Костинский, – Федор Александрович ясно сознавал, что все наши теории, основанные на наблюдениях, должны беспрерывно поверяться подобными же наблюдениями, что, занимаясь теоретическими выкладками по астрономии, мы должны безустанно направлять свой взор к небу (и в переносном, и в прямом смысле) и что только гармоничное сочетание практики с теорией способно вести нас по правильному пути эволюции нашей науки, как это ясно показывает вся ее история. Федор Александрович часто говорил, что „нельзя сводить всю астрономию к одним вычислениям или к переворачиванию старых формул на новый лад“ и что „тот не астроном, кто не умеет сам наблюдать“, потому что такой человек не мог бы даже отнестись критически к тому материалу, который кладется им в основание своих вычислений и теоретических соображений. А где нет строгой и беспристрастной критики, нет и науки!»
