Потребности землеустройства и геодезии, в частности измерение площадей фигур с криволинейными границами, привели к изобретению ряда инструментов, позволяющих по границе плоской фигуры определять ее площадь. Таковы были планиметры изобретателя П. А. Зарубина. В 1843–1853 гг. он служил в Костромской губернской чертежной, где и приобщился к изобретательскому делу. Представленные им инструменты в 1853 г. были рассмотрены академиками Б. С. Якоби, В. Я. Струве, П. Л. Чебышевым и В. М. Буняковским, от имени которых последний докладывал Демидовской комиссии: «В 1848 г. на Демидовский конкурс был представлен ручной планиметр г. Ермакова,[7] этот инструмент, как значительно облегчающий определение площади треугольника, был удостоен почетного отзыва. Ныне от г. Зарубина поступило шесть инструментов, и каждый из них служит к упрощению нанесения нарезок или измерения площади плана. Пять из них были рассмотрены Акаде-миею в прошлом году и вполне заслужили ее одобрение» [20, с. 24].
В отзыве о приборах, подписанном четырьмя академиками, подтверждается, «до какой степени облегчается ими сочинение планов и измерение их площадей. Такие инструменты, с подробным и отчетливым описанием их устройства и употребления, составят без сомнения весьма важное приобретение в деле межевания» [20, с. 147].
Два года спустя Зарубин представил Академии наук рукописное описание планиметра-самоката и трансформатора. Новый планиметр, применявшийся в Межевой канцелярии, испытал Н. Д. Брашман. В официальном отзыве академики Буняковский, Якоби и Чебышев высказали свое мнение: «Ныне г. Зарубин представил на конкурс еще два инструмента для измерения площадей. Особого внимания заслуживает первый — его особенность, весьма важная в практическом отношении, заключается в том, что поле его действия несравненно более, чем в других планиметрах. Новый инструмент дает площадь плана, как бы он ни был длинен; ограничение остается только в ширине плана» [29, с. 243].
Однако изобретательская деятельность не принесла Зарубину успеха, несмотря на полученные им две половинные Демидовские премии (1854 и 1856 гг.). А. М. Горький с обидой за пего писал: «Землемер, человек провинциальный, Зарубин изобрел геофизические измерительные приборы, кои не нашли применения» [30, с. 316]. Изобретатель предложил также приборы для измерения глубины моря, скорости корабля, для автоматической записи пути корабля на карте, сконструировал жатвенную машину, пожарный насос, водоподъемник. Он же занимался вопросами воздухоплавания и подводного плавания.
Кроме перечисленных работ по астрономии и геодезии, Демидовскими наградами были отмечены следующие: руководство по мореходной астрономии С. И. Зеленого «Астрономические средства кораблевождения» (половинная премия 1842 г.), «Исследование местной аттракции,[8] существующей около Москвы» директора обсерватории Московского университета Б. Я. Швейцера (половинная премия 1864 г.) и «Подробный отчет о результатах исследования математического отдела Сибирской экспедиции» астронома Л. Э. Шварца (полная премия 1865 г.).
Наряду с геодезией, к наукам о Земле относится и геология, сложившаяся как наука в современном понимании в первой половине XIX в. На развитие этой науки значительное влияние оказали труды русских геологов.
Одним из выдающихся геологов (геогностов, по тогдашней терминологии) той поры был Д. И. Соколов. Его перу принадлежат три фундаментальных труда, и все они отмечены Демидовской комиссией. Воспитанник Горного кадетского корпуса, Д. И. Соколов с 1808 по 1841 г. преподавал в нем, а также в Петербургском университете. В своих трудах он выступал как убежденный сторонник теории эволюционного преобразования земной поверхности и сравнительно-исторического метода в геологии. Он пришел к признанию того, что россыпи рыхлых обломочных отложений, содержащих зерна полезных минералов, образуются при постепенном разрушении коренных пород. Распространению новых идей в геологии способствовали многочисленные лекции и статьи Соколова, его «Руководство к минералогии» (половинная премия 1833 г.), «Курс геогнозии» (половинная премия 1840 г.) и «Руководство к геогнозии» (почетный отзыв 1843 г.). Эти учебники пользовались большой известностью. Они содержали обширные сведения по различным разделам минералогии, геологии, столь необходимые для горных инженеров.
В «Руководстве к минералогии» Д. И, Соколов, по его словам, более всего старался собрать «сколь возможно полные и верные сведения о русских месторождениях минералов, кои в иностранных минералогиях показываются всегда кратко и ошибочно» [9, с. 235].
В основу «Курса геогнозии», по сообщению автора, положены его лекции и некоторые иностранные руководства по геогнозии, статьи «Горного журнала» по геологии России и сообщения его многочисленных учеников — горных инженеров. С 30-х годов Соколов осуществлял научное руководство работами по геологической съемке горных округов. Сам же автор называл себя лишь «составителем «Курса геогнозии». Однако он не только собрал, но и систематизировал большой материал. В основе курса лежали передовые для своего времени идеи о развитии Земли и органического мира.
Рецензент «Курса геогнозии» академик А. Я. Купфер на свой же вопрос, «обогатил ли автор науку собственными наблюдениями?» ответил так: «…г. Соколов, постоянно пребывая в Санкт-Петербурге,[9] имел случай только совершить путешествие в Финляндию и не мог, следовательно, присовокупить новых наблюдений к числу тех, которые уже сделаны другими в странах, несравненно удобнейших для подобного рода изысканий. Но зато не содействовал ли он к тому достаточно как преподаватель при Горном институте, вселяя охоту и ревность к геологическим розысканиям там, где они могли принести наиболее плодов, и собрав впоследствии в один общий свод все геологические факты, собранные его учениками в занимательнейших частях России, столь богатых в этом отношении и столь мало известных… В сочинении, назначенном для общественного преподавания, главное дело состоит в ясном, полном и систематическом изложении главнейших фактов науки, и это действительно исполнено автором для такой науки, по которой в России досель еще вовсе не было учебного пособия» [31, с. 34].
Советские историки естествознания И. В. Батюшкова и А. Н. Иванов подчеркивают следующие особенности работы ученого: «У Соколова теории эволюционного преобразования земной поверхности сочетаются с признанием эволюции органического мира. В условиях жестокого николаевского режима Соколов не побоялся достаточно определенно изложить в своей книге доводы в пользу естественного превращения видов без чудес и вмешательства творца» [9, с. 228].
Горные инженеры Н. Г. Меглицкий и А. И. Антипов получили задание исследовать в геологическом отношении Южный Урал, карты которого нуждались в тщательной проверке. Эта работа, занявшая два лета (1854 и 1855 гг.), охватила пространство от южной границы Пермской губернии до верховьев р. Урал. Наблюдения и факты, подмеченные геологами во время практических работ, дали им возможность в их совместном труде «Геогностическое описание южной части Уральского хребта» (1858 г.) высказать предположение о действиях не только вертикального, но и бокового давления при горообразовании.
Геолог Г. П. Гельмерсен, известный исследователь Урала, отозвался об этом труде с великой похвалой, отметив, что на русском языке нет ни одного сочинения, в котором орография[10] местности была бы представлена так исчерпывающе и наглядно, как в данной книге. К числу новых приобретений науки рецензент отнес открытие нижнесилурийских пластов на Южном Урале и ясное доказательство того, что породы, имеющиеся в районе речки Губерли, принадлежат не юрской системе, как полагали раньше, а меловой. Работа была удостоена половинной Демидовской премии 1859 г. Семнадцатью годами раньше, т. е. в 1842 г., рецензент «Геогностического описания…» Г. П. Гельмерсен также получил половинную Демидовскую премию за «Генеральную карту горной формации Европейской России». В своем отзыве профессор минералогии и геологии Петербургского университета Э. К. Гофман писал: «До сих пор не доставало сочинения, которое являло бы глазам туземной и иностранной публики все уже собранные данности в общедоступном виде. Этот живо ощущаемый пробел пополняется самым отличнейшим образом трудом г. Гельмерсена. Нет сомнения, что позднейшие более подробные розыскания послужат к немалому изменению этой карты, но не менее того она останется основанием последующих работ и… наиболее будет способствовать к развитию геогнозии в России…» [32, с. 18, 19].
7
С. Н. Киро ошибочно приписал изобретение ручного планиметра известному математику В. П. Ермакову (1854–1922 гг.) — см. [8, с. 111].
8
Аттракция — аномалия силы тяжести, разность между наблюдаемой силой тяжести и ее теоретическим значением в той же точке.
9
Всю жизнь Д. И. Соколов из-за тяжелой болезни был лишен возможности вести полевые работы.
10
Орография — наука занимающаяся описанием земной поверхности исходя из ее конфигурации, размеров, распределения.