Работы настоящего раздела находятся в очевидной связи с ломоносовской наукой о стекле, но соприкасаются одновременно с другими дисциплинами: физикой, принципиально иным приборостроением и оптикой.
26 мая 1761 года, наблюдая прохождение Венеры по солнечному диску, М. В. Ломоносов обнаружил наличие у неё атмосферы.
Это космическое явление было заранее вычислено и с нетерпением ожидаемо было астрономами мира. Исследование его требовалось для определения параллакса, позволявшего уточнить расстояние от Земли до Солнца (по методу, разработанному английским астрономом Э. Галлеем), что требовало организации наблюдений из разных географических точек на поверхности земного шара – совместных усилий учёных многих стран.
Они производились в 40 пунктах при участии 112 человек. На территории России организатором их был М.В. Ломоносов, обратившийся 27 марта в Сенат с донесением, обосновывавшим необходимость снаряжения с этой целью астрономических экспедиций в Сибирь, ходатайствовал о выделении денежных средств на это дорогостоящее мероприятие, он составил руководства для наблюдателей и т. д. Результатом его усилий стало направление экспедиции Н.И. Попова в Иркутск и С.Я Румовского – в Селенгинск. Немалых усилий также стоила ему организация наблюдений в Санкт-Петербурге, в Академической обсерватории, при участии А.Д. Красильникова и Н.Г. Курганова. В их задачу входило наблюдение контактов Венеры и Солнца – зрительного касания краёв их дисков. М. В. Ломоносов, более всего интересовавшийся физической стороной явления, ведя самостоятельные наблюдения в своей домашней обсерватории, обнаружил световой ободок вокруг Венеры.
Эффект увидели многие наблюдатели: Шапп Д’Отерош, С.Я. Румовский, Л.В. Варгентин, Т.О. Бергман, но только М.В. Ломоносов правильно понял его и объяснил рефракцией солнечных лучей, происходящей в наличествующей у Венеры атмосфере. В астрономии этот феномен рассеяния света, отражение световых лучей при скользящем падении (у М.В. Ломоносова – «пупырь»), получил его имя – «явление Ломоносова».
Интересен и другой эффект, наблюдавшийся астрономами с приближением диска Венеры к внешнему краю диска Солнца или при удалении от него. Данное явление, открытое М. В. Ломоносовым, не было удовлетворительно истолковано, и его, по всей видимости, следует расценивать как зеркальное отражение Солнца атмосферой планеты – особенно велико оно при незначительных углах скольжения, при нахождении Венеры вблизи Солнца.
Труд М.В. Ломоносова «Явление Венеры на Солнце, наблюденное в Санктпетербургской Императорской Академии Наук Майя 26 дня 1761 года» (Санкт-Петербург: Типография Академии наук, 1761) был напечатан на русском и немецком языках и, следовательно, были известны в Западной Европе, поскольку публикации Академии рассылались в её крупнейшие научные центры, однако открытие атмосферы на Венере приписывалось И.И. Шретеру и Ф.В. Гершелю. Председатель Американского химического общества профессор Колумбийского университета А. Смит в 1912 году писал: «Открытие, сделанное при этом Ломоносовым о наличии атмосферы на этой планете, обычно приписывают Шретеру и Гершелю», Любопытно, что сам М.В. Ломоносов этому открытию не придавал большого значения, во всяком случае, оно даже не упомянуто в составленном им списке работ, которые он относил к наиболее важным в своём научном творчестве.
Учёным было сконструировано и построено несколько принципиально новых оптических приборов, им создана русская школа научной и прикладной оптики. М.В. Ломоносов создал катоптрико-диоптрическую зажигательную систему; прибор «для сгущения света», названную им «ночезрительной трубой», предназначавшаяся для рассмотрения на море удалённых предметов в ночное время или, как говорится в его статье тому посвящённой «Физическая задача о ночезрительной трубе» (1758) – служившую возможности «различать в ночное время скалы и корабли» – 13 мая 1756 года он демонстрировал её на заседании Академического собрания (этот проект вызвал ряд возражений со стороны академиков С. Я. Румовского, А.Н. Гиршова и Н.И. Попова, а академик Ф. У.Т. Эпинус пытался доказать «невыполнимость на практике» этого изобретения), М. В. Ломоносов до конца своих дней продолжал заниматься созданием приборов для ночных наблюдений, но ему не суждено было увидеть реализацию этой своей идеи – для снаряженной по его же проекту полярной экспедиции капитана 1 ранга В.Я. Чичагова наряду с другими приборами было собрано 3 ночезрительных трубы; оптической системы, «через которую узнавать можно рефракцию светлых лучей, проходящих сквозь жидкие материи».[13]
М.В. Ломоносовым разработан и построен оптический батоскоп или новый «инструмент, которым бы много глубже видеть можно дно в реках и в море, нежели как видим просто. Коль сие в человеческой полезно, всяк удобно рассудить может». Большой интерес представляет созданная учёным конструкция «горизонтоскопа» – большого перископа с механизмом для горизонтального обзора местности. М. В. Ломоносов – талантливый изобретатель и приборостроитель, в то же время стоит у истоков русской теоретической оптики.