Учеными было предвычислено, что 26 мая 1761 года Венера пройдет по диску Солнца. К этому дню готовились астрономы разных стран. Наблюдение замечательного небесного явления собиралась осуществить и Петербургская академия наук. По инициативе Ломоносова были снаряжены две научные экспедиции в Сибирь: одна — в Иркутск (руководитель — профессор Н. И. Попов), другая — в Селенгинск (руководитель — ученик Л. Эйлера адъюнкт С. Я. Румовский).
Перед экспедициями была поставлена задача: в нескольких достаточно удаленных друг от друга местах Земли с максимальной точностью определить промежуток времени от момента вступления Венеры на диск Солнца до последнего касания. Решив эту задачу, ученые надеялись по методу английского астронома Эдмунда Галлея (1656–1742) определить точное расстояние Солнца от Земли (солнечный параллакс). Однако наблюдение в Сибири не состоялось: помешала плохая погода. Зато она благоприятствовала исследованиям в Петербурге, где ожидаемое явление началось в пятом часу утра и окончилось после 10 часов. В Петербурге наблюдениями занимались А. Д. Красильников (1705–1773) и Н. Г. Курганов (1726–1796) в обсерватории и М. В. Ломоносов у себя дома.
В отчете Ломоносов писал, что «намерился только примечать начало и конец явления и на то употребить всю силу глаза, а протчее время прохождения дать ему отдохновение». Свое открытие Ломоносов описывал так: «Ожидая вступления Венерина на Солнце около сорока минут после предписанного в ефемеридах (астрономических сборниках) времени, увидел наконец, что солнечный край чаемого вступления стал неявственен и несколько будто стушеван, а прежде был весьма чист и везде равен…». И дальше: «При вступлении Венеры из Солнца, когда передний ее край стал приближаться к солнечному краю и был около десятой доли Венерина диаметра, тогда появился на краю солнца пупырь, который тем явственно учинился, чем ближе Венера к выступлению приходила… Вскоре оной пупырь потерялся, и Венера показалась без края… Полное выхождение, или последнее прикосновение Венеры заднего края к Солнцу при самом выходе, было также с некоторым отрывом и неясностью солнечного края»[20].
Исходя из описания своего наблюдения, ученый делает вывод: «По сим примечаниям господин советник Ломоносов рассуждает,
Раз Венера имеет атмосферу, то она сходна с нашей Землей, и, возможно, там имеется жизнь, как на нашей Земле. Это дало повод Ломоносову сделать весьма прогрессивный вывод о множественности обитаемых миров.
Открытие Ломоносова укрепило позиции гелиоцентризма и нанесло чувствительный удар по богословскому геоцентризму и эгоцентризму.
Еще за восемь лет до открытия атмосферы Венеры в работе «Слово о явлениях воздушных, от электрической силы происходящих» Ломоносов выдвинул оригинальную физическую теорию состава и строения комет и кометных хвостов. Согласно этой теории, не только кометный хвост, но и часть светящейся оболочки головы кометы светится от «электрической силы». В свое время это была самая лучшая физическая теория комет.
Ломоносов был воинствующим защитником и пропагандистом гелиоцентрической системы мира Коперника. В 1740 году А. Д. Кантемир перевел с французского на русский язык книгу академика и секретаря Парижской академии наук Фонтенеля «Беседы о множественности миров». Эта книга в оригинальной форме излагала гелиоцентрическое учение Коперника. Вскоре русское духовенство догадалось, какой вред церковным догмам наносят «Беседы». Святейший синод обратился к императрице с просьбой изъять эту книгу и не допускать к печати подобные книги, направленные, как утверждал синод, против веры и нравственности. Однако несколько лет спустя Ломоносов добился второго издания книги Фонтенеля.
Ломоносов и сам неоднократно высказывался в пользу системы Коперника и доказывал несостоятельность учения Птолемея. Известна стихотворная шутка великого ученого, остроумно и метко высмеивающая противников Коперника: